Диск колеса для крупногабаритной пневматической шины и колесо с этим диском
Изобретение относится к транспортному машиностроению. Диск колеса содержит основание обода с опорными фланцами с посадочными полками для размещения бортов шины, а также диск, прикрепленный к основанию обода. Основание обода выполнено в виде двух тонкостенных усеченных конусов, со стороны большего основания каждого из которых размещен фланец с посадочной полкой, а со стороны меньшего основания выполнен фланец, расположенный со стороны конуса, противоположной поверхности размещения посадочной полки, и выполненный с отверстиями по окружности фланца. Оба усеченных конуса примыкают друг к другу указанными фланцами и соединены между собой посредством съемного диска, выполненного с фланцем с отверстиями и посадочным местом для размещения обоих фланцев усеченных конусов, и болтов, пропущенных через отверстия во всех фланцах. Технический результат - повышение надежности, долговечности и технологичности колеса. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к внедорожным транспортным средствам универсального или специального назначения, предназначенным для передвижения в условиях бездорожья, по слабым грунтам для перевозки людей и оборудования. Особенностью таких транспортных средств является использование специальных крупногабаритных (широкопрофильных) шин низкого и сверхнизкого давления, предназначенного для использования на транспортных средствах, передвигающихся по бездорожью и по грунтам с малой несущей способностью и обеспечивающих им плавучесть. В частности изобретение касается конструкции обода для таких шин и способа монтажа и демонтажа таких шин.
Известен обод колеса для крупногабаритной пневматической шины, содержащий основание обода, коническую посадочную полку и съемное бортовое кольцо с бортовой закраиной, закрепленное на присоединительном фланце с помощью болтовых соединений, проходящих внутри крепежных отверстий, при этом бортовая закраина смещена внутрь колеса относительно плоскости присоединительного фланца и надвинута на коническую посадочную полку, которая имеет начальный заходный участок с диаметром, меньше минимального посадочного диаметра, отличающийся тем, что бортовая закраина наклонена наружу колеса на угол, больший или равный углу конусности посадочной полки, а радиальный зазор между бортовым кольцом и посадочной полкой при полностью стянутых болтовыми соединениями присоединительных фланцах меньше радиального зазора между болтами и крепежными отверстиями бортового кольца (RU №2104165, В60В 25/04, опубл. 1998.02.10).
Известен обод для бескамерной широкопрофильной шины, содержащий углубленное в центральной части основание обода с закрепленными на его концах фланцами, диск колеса, имеющий цилиндрический участок, связанный с наиболее углубленной частью основания обода, конические посадочные полки для установки бортов шин и съемные бортовые кольца, закрепленные на фланцах с помощью болтовых соединений, при этом конические посадочные полки для установки бортов шин выполнены заодно с фланцами, наиболее углубленная часть основания обода образована цилиндрическим участком диска колеса, а основание обода выполнено в виде двух тонкостенных усеченных конусов, своими меньшими основаниями приваренных к цилиндрическому участку диска и направленных противоположно направлению конусов, связанных с ними посадочных полок фланцев (RU №2088418, В60В 3/02, В60В 21/02, В60В 19/00, опубл. 1997.08.27).
Недостатками известного колеса являются низкая надежность закрепления бортов шин, имеющих значительную разнотолщинность, а также то обстоятельство, что вся радиальная нагрузка от дороги передается на диск колеса и далее на ступицу через болтовые соединения, связывающие бортовые кольца с фланцами основания обода. При этом болты, постоянно находящиеся под знакопеременными напряжениями, быстро выходят из строя.
Кроме того, профилированная криволинейная обечайка основания обода оправдывает себя только в условиях массового производства, в то время как потребности в таких транспортных средствах не настолько велики, чтобы имело смысл организовывать массовое производство колес для них, и на практике все довольствуются мелкосерийным производством.
Другим недостатком такого колеса является сложность и трудоемкость монтажа и демонтажа шины с обода. Это определено тем, что борта шины фиксируются на конических посадочных полках за счет натяжения резинового слоя борта на полку. Во время эксплуатации борт шины настолько сильно «прикипает» к поверхности посадочной полки, что для его снятия требуются большие усилия, которые в некоторых случаях приводят к разрушению самого борта шины. С учетом веса и габаритов такой шины ее можно монтировать и демонтировать в условиях специализированных мастерских. А при выходе шины из строя в полевых условиях приходится заменять все колесо, так как ремонт (демонтаж шины) практически невозможен.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа для обоих заявленных устройств.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по изменению схемы крепления бортов шины на посадочных полках, при которой наличие натяга борта на поверхность полки не является существенным, и изменению конструкции обода и диска в целом путем исполнения их в виде набора отдельных частей, что позволяет каждый борт шины устанавливать на отдельную часть обода, потом собирать обод в единую конструкцию с обеспечением герметизации внутреннего объема шины.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении надежности и долговечности колеса, а также повышение его технологичности в условиях мелкосерийного производства при сохранении легкости и прочности, необходимых для обеспечения плавучести и эксплуатации в таежных условиях, и облегчении процесса монтажно-демонтажных работ при замене шины в полевых условиях.
Указанный технический результат для первого устройства достигается тем, что в диске колеса для крупногабаритной пневматической шины, содержащем основание обода с опорными фланцами с посадочными полками для размещения бортов шины, а также диск, прикрепленный к основанию обода, основание обода выполнено в виде двух тонкостенных усеченных конусов, со стороны большего основания каждого из которых размещен фланец с посадочной полкой, а со стороны меньшего основания выполнен фланец, расположенный со стороны конуса, противоположной поверхности размещения посадочной полки и выполненный с отверстиями по окружности фланца, при этом оба усеченных конуса примыкают друг к другу указанными фланцами и соединены между собой посредством съемного диска, выполненного с фланцем с отверстиями и посадочным местом для размещения обоих фланцев усеченных конусов, и болтов, пропущенных через отверстия во всех фланцах.
Указанный технический результат для второго устройства достигается тем, что колесо, содержащее крупногабаритную пневматическую шину, размещенную на посадочных полках основания обода с опиранием в опорные фланцы этого основания, а также диск, прикрепленный к основанию обода, снабжено распорным кольцом, выполненным в виде тонкостенной цилиндрообразной перфорированной оболочки с опорными поверхностями на краевых частях, размещенным внутри шины с упиранием указанных поверхностей в борта шины, основание обода выполнено в виде двух тонкостенных усеченных конусов, со стороны большего основания каждого из которых размещен фланец с посадочной полкой, а со стороны меньшего основания выполнен фланец, расположенный со стороны конуса, противоположной поверхности размещения посадочной полки, выполненный с отверстиями по окружности фланца, при этом оба усеченных конуса примыкают друг к другу указанными фланцами и соединены между собой посредством съемного диска, выполненного с фланцем с отверстиями и посадочным местом для размещения обоих фланцев усеченных конусов, и болтов, пропущенных через отверстия во всех фланцах.
При этом для обоих устройств между примыкающими друг к другу фланцами усеченных конусов размещено уплотнение, а в стенке одного из усеченных конусов выполнено отверстие для размещения вентиля.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для достижения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение иллюстрируется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На чертеже показан поперечный разрез диска с крупногабаритной пневматической шиной.
Согласно настоящему изобретению предлагается новая конструкция обода колеса для крупногабаритной пневматической шины, используемой для транспортных средств высокой проходимости и с функцией плавучести, обеспечиваемой внутренним объемом шины на ободе. В частности, под такими крупногабаритными пневматическими шинами понимаются шины низкого и сверхнизкого давления, например, имеющие следующие размеры (на примере шины 49×23,5-21LT АВТОРОС):
| Тип шины по конструкции | Бескамерная, диагональная |
| Индекс грузоподъемности | 90 |
| Категория скорости | F |
| Максимально допустимая скорость, км/ч | 80 |
| Тип рисунка протектора | Специальный |
| Наружный диаметр на ободе 490-533, мм | 1250±3% (±30 мм) |
| Ширина профиля на ободе 490-533, не более, мм | 600 |
| Статический радиус, мм | 580±30 |
| Обозначение профиля обода, чертеж | 490-533 |
| Максимальная нагрузка, Н (кгс) | 5880 (600) |
| Внутреннее давление, соответствующее максимальной нагрузке, КПа (кгс/см2) | 58,8 (0,60) |
| Температурный диапазон работоспособности шины | От -60°С до +55°С. |
| Посадочный диаметр обода, мм | 533 |
| Масса шины, не более, кг | 55 |
Данная шина рассчитана на низкое давление не ниже 0,5 атм, что, естественно, делает невозможным ее удержание на конусных посадочных полках за счет давления внутри шины. Для такой шины используется специальный обод, обеспечивающий ее надежное удержание на посадочных полках и возможность проведения монтажно-демонтажных операций непосредственно в полевых условиях.
Согласно изобретению диск для установки крупногабаритной пневматической шины (фиг.1) содержит основание обода с углублением в центральной части, диск 1 обода, прикрепленный снаружи к основанию обода в зоне его углубления, опорные фланцы 2 и посадочные полки 3 для размещения бортов шины на основании обода.
Основание обода выполнено составным из двух частей, соединяемых между собой с герметизацией места стыка. Основание обода выполнено в виде двух тонкостенных усеченных конусов 4 и 5, со стороны большего основания каждого из которых размещен опорный фланец 2 с посадочной полкой 3, а со стороны меньшего основания выполнен фланец 6, расположенный со стороны стенки конуса, противоположной поверхности размещения посадочной полки, и выполненный с отверстиями по окружности фланца.
Оба усеченных конуса 4 и 5 примыкают друг к другу указанными фланцами 6 и соединены между собой посредством выполненного съемным диска 1, выполненного с фланцем 7 с отверстиями и посадочным местом для размещения обоих фланцев усеченных конусов, и болтов 8, пропущенных через отверстия во всех фланцах.
При этом для обеспечения герметизации полости внутри шины между примыкающими друг к другу фланцами усеченных конусов размещено уплотнение 9, а в стенке одного из усеченных конусов выполнено отверстие для размещения вентиля (не показано).
Необходимость наличия углубления в основании обода обусловлена формированием увеличенной полости шины, что позволяет использовать колеса как узла, обеспечивающего плавучесть транспортного средства. Использование болтовых соединений для скрепления частей колеса между собой обеспечивает разборность конструкции. Особенностью данного диска колеса является то, что на каждой его части опорные фланцы 2 выполнены с внутренней стороны посадочных полок 3, что позволяет одевать борт шины снаружи обода.
Особенностью выполнения обода диска является то, что он не требует точности исполнения поверхностей и геометрического соответствия профилей. Фиксация борта шины на части обода происходит за счет распирающего усилия от установленного между борами крупногабаритной шины распорного кольца 10 выполненного в виде тонкостенной цилиндрообразной перфорированной оболочки с опорными поверхностями 11 на краевых частях, размещенных внутри шины с упиранием указанных поверхностей в борта шины. Использование такой перфорированной оболочки обусловлено тем, что борта шины сближены и при надевании их на части обода необходимо ввести эти борта по внутренней поверхности в контакт с посадочными полками для создания герметизации в области полок за счет натяга резины борта на поверхность обода. Только в этом случае возможна накачка воздухом полости шины. При фиксации частей обода между собой происходит некоторая упругая деформация оболочки кольца, в результате которой усилием от оболочки борта плотно прижимаются к фланцам основания обода. В дальнейшем это кольцо остается в колесе.
Изготавливается данный обод колеса из алюминия или алюминиевых сплавов или иных облегченных материалов, в том числе и полимерных. Возможно изготовление его и из стали, но при данных размерах и весе шины в связи с повышенной неподрессоренной массой использование стали нецелесообразно.
Способ монтажа-демонтажа крупногабаритной пневматической шины на обод колеса, который выполнен в виде двух тонкостенных усеченных конусов, с плоскими меньшими основаниями, примыкающими друг к другу и связанными между собой болтовыми соединениями, или в виде двух тонкостенных сферообразных оболочек с плоским днищем каждая, примыкающих друг к другу плоским дном и связанных между собой болтовыми соединениями, позволяет в любых условиях без применения стационарной техники или специализированного инструмента осуществить замену поврежденной шины в полевых условиях, для которых и рассчитаны транспортные средства с широкопрофильными крупногабаритными шинами.
При монтаже крупногабаритной пневматической шины на основание обода последний разъединяют от диска 1 и разделяют на две части по месту их примыкания друг к другу. Внутрь шины вставляют распорное кольцо 10 так, что его опорные поверхности 11 упираются в борта с внутренней их стороны. Борта шины раздвигаются.
На посадочную полку одной части основания обода со стороны, противоположной основанию или днищу этой части обода, размещают один борт крупногабаритной пневматической шины с опиранием внутренней поверхности ее борта на опорный фланец посадочной полки. Затем на посадочную полку другой части основания обода со стороны, противоположной основанию или днищу этой части обода, размещают другой борт и прижимают его к опорному фланцу посадочной полки этой части обода. Затем примыкают фланцы 6 усеченных конусов друг к другу, устанавливают их на посадочное место на диске 1 и соединяют их болтовыми соединениями с обеспечением герметичности стыка (размещение уплотнения 9). После этого в полость шины подают воздух и надувают ее до давления на уровне 0,5 атм. Так как стык по месту соединения в диске колеса герметизирован, а борта шины прижаты распорным кольцом к опорным фланцам, то полость шины становится герметизированной.
Демонтаж крупногабаритной пневматической шины с обода осуществляют в порядке действий, обратном порядку действий при монтаже этой шины на этот обод. Для демонтажа достаточно открутить болты в диске 1, снять этот диск и разъединить части обода: происходит разгерметизация шины. Так как борта шины размещены свободно на посадочных полках, то часть обода легко вынимается из шины по своему борту.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть изготовлено с использованием известных технологий получения тонкостенных оболочек.
1. Диск колеса для крупногабаритной пневматической шины, содержащий основание обода с опорными фланцами с посадочными полками для размещения бортов шины, а также диск, прикрепленный к основанию обода, отличающийся тем, что основание обода выполнено в виде двух тонкостенных усеченных конусов, со стороны большего основания каждого из которых размещен фланец с посадочной полкой, а со стороны меньшего основания выполнен фланец, расположенный со стороны стенки конуса, противоположной поверхности размещения посадочной полки, и выполненный с отверстиями по окружности фланца, при этом оба усеченных конуса примыкают друг к другу указанными фланцами и соединены между собой посредством съемного диска, выполненного с фланцем с отверстиями и посадочным местом для размещения обоих фланцев усеченных конусов, и болтов, пропущенных через отверстия во всех фланцах.
2. Диск по п.1, отличающийся тем, что между примыкающими друг к другу фланцами усеченных конусов размещено уплотнение.
3. Диск по п.1, отличающийся тем, что в стенке одного из усеченных конусов выполнено отверстие для размещения вентиля.
4. Колесо, содержащее крупногабаритную пневматическую шину, размещенную на посадочных полках основания обода с опиранием на опорные фланцы этого основания, а также диск, прикрепленный к основанию обода, отличающееся тем, что оно снабжено распорным кольцом, выполненным в виде тонкостенной цилиндрообразной перфорированной оболочки с опорными поверхностями на краевых частях, размещенным внутри шины с упиранием указанных поверхностей в борта шины, основание обода выполнено в виде двух тонкостенных усеченных конусов, со стороны большего основания каждого из которых размещен фланец с посадочной полкой, а со стороны меньшего основания выполнен фланец, расположенный со стороны конуса, противоположной поверхности размещения посадочной полки и выполненный с отверстиями по окружности фланца, при этом оба усеченных конуса примыкают друг к другу указанными фланцами и соединены между собой посредством съемного диска, выполненного с фланцем с отверстиями и посадочным местом для размещения обоих фланцев усеченных конусов, и болтов, пропущенных через отверстия во всех фланцах.
5. Колесо по п.4, отличающееся тем, что между примыкающими друг к другу фланцами усеченных конусов размещено уплотнение.
6. Колесо по п.4, отличающееся тем, что в стенке одного из усеченных конусов выполнено отверстие для размещения вентиля.
