ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2284921

КОЛЕСО АВТОМОБИЛЯ

КОЛЕСО АВТОМОБИЛЯ

Имя изобретателя: Сливинский Евгений Васильевич (RU),
Зайцев Андрей Анатольевич (RU),
Новосёлов Валерий Владимирович (RU)
Имя патентообладателя: Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина (RU)
Адрес для переписки: 399770, Липецкая обл., г. Елец, ул. Коммунаров, 28, Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина
Дата начала действия патента: 29.03.2005

Изобретение относится к области безрельсовых транспортных средств. Колесо автомобиля состоит из диска, обода с бортовыми закраинами и шин. На бортовой закраине закреплено кольцо и между ним и закраиной расположены тела качения сферической формы. В результате автоматически устраняется неуравновешенность автомобильных колес.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области безрельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях современных легковых и грузовых автомобилей.

Известное колесо автомобиля описано и показано в книге Кнороз В.И., Кленников Е.В. Шины и колеса - М.: Машиностроение, 1975 г., с.31-34, рис.10. Такое колесо представляет собой неразъемное соединение обода с диском, которое осуществляется точечной контактной сваркой. С одной стороны диска имеются выступы для крепления декоративного колпака, а обод (см. рис.10а этой книги), например, выполнен симметричным и по своей периферии снабжен бортовыми закраинами. Бортовые закраины ободьев колес имеют различную форму (см. с.34-35, рис.11) и предназначены для взаимодействия с бортами шин, воспринимая передаваемые ими усилия. На ободе колеса (см. с.22, рис.5 той же книги) размещается шина, состоящая в основном из бортов, протектора и боковин. Несмотря на простоту конструкции описанного колеса, а также эффективное его использование в практике последнее обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что в условиях эксплуатации, особенно с высокими скоростями движения, оно за счет своей неуравновешенности работает в области вибраций и биения. Такие явления затрудняют управление автомобилем, снижают срок службы шин, амортизаторов, рулевого управления, ухудшают безопасность движения и т.д. Для устранения дисбаланса колес в практике их подвергают как статической, так и динамической балансировке с установкой уравновешивающих грузов на закраины ободьев колес. К сожалению такой метод балансировки не эффективен, так как после небольшого пробега, за счет износа шин и других дефектов, балансировка нарушается и поэтому вновь необходимо проводить работы по уравновешиванию колес на специальных балансировочных станках.

Известно также колесо автомобиля описанное и показанное в книге "Теория и конструкция автомобиля". - Учебник для автотранспортных техникумов / В.А.Иларионов и др., 2ое изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение 1985 г., с.228-229, рис.108. Конструкция такого колеса в целом аналогична вышеописанной, и поэтому недостатки их подобны.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является устранение неуравновешенности автомобильных колес при больших скоростях движения, которое происходит в автоматическом режиме.

Поставленная цель достигается тем, что на внешней образующей бортовой закраины обода с противоположной стороны выступов для крепления декоративного колпака диска жестко закреплено кольцо, внутренняя поверхность которого имеет круговую в сечении полусферическую дорожку и в ней подвижно расположены тела качения сферической формы, контактирующие с ответной поверхностью бортовой закраины обода, причем в последней выполнено конусное отверстие, снабженное заглушкой, удерживаемой в нем бортом покрышки упомянутого колеса автомобиля.

часть колеса автомобиля в поперечной его плоскости

На фиг.1 показана часть колеса автомобиля в поперечной его плоскости, на фиг.2 - также его часть, но с разрезом по А-А, и на фиг.3 - его расчетная схема.

Колесо автомобиля состоит из диска 1 с выступами для крепления декоративного колпака 2 и обода 3 с бортовыми закраинами 4. К бортовым закраинам 4 жестко присоединено кольцо 5 и в пространстве между ними размещены тела качения сферической формы 6. В закраине 4 выполнено конусное отверстие 7 и в нем установлена заглушка 8. На ободе 3 смонтирована покрышка 9, а диск 1 закреплен с помощью болтов 10 на ступице колеса 11.

Работает колесо автомобиля следующим образом. В начальный момент времени, когда автомобиль находится в состоянии покоя, тела качения сферической формы 6 находятся в нижней части колеса, так как это показано на фиг.2, сгруппировавшись там под действием собственного веса. При движении автомобиля его колесо вращается по стрелке В и тела качения сферической формы 6, по мере наращивания его угловой скорости wк, имеют меньшую угловую скорость wш, за счет того, что на последние действуют силы инерции Рн, силы собственного веса PG и силы вредного сопротивления РBC. В то же время, на тела качения сферической формы 6 действует и движущая сила РД, которая направлена в сторону вращения колеса автомобиля по стрелке В (см. фиг.3) и возникающая из-за наличия сил трения качения между ними и внутренней поверхностью кольца 5. Предположим, что у колеса автомобиля имеется дисбаланс D1 проявляющийся от неуравновешенной массы m1, и тогда центробежная инерционная сила Рциm1 от нее определится Рциm1=m1rwр 2 , где m1r=D1. Одновременно на тела качения сферической формы 6 (на фиг.3 для упрощения они показаны как одно тело качения массой mш), также будет действовать центробежная инерционная сила Рциш=mшrwr 2, где mшr=D2, а D2 является динамическим противовесом. Известно, что уравновешивание массы mш, произойдет тогда, когда масса mш займет положение, расположенное в плоскости XX, проходящей через центр вращения колеса О и центр тяжести неуравновешенной массы m1, или же в плоскостях OX'(OX1'), расположенных к ней под углом a, который и определяет положение динамического противовеса D2 и зависит от разницы масс m1 и mш. При изменении частоты вращения wк колеса автомобиля угол a в автоматическом режиме будет корректироваться, что и обеспечит надежную балансировку колеса автомобиля, движущегося с высокими скоростями движения.

также его часть, но с разрезом по А-А
расчетная схема колеса автомобиля

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как по мере изменения неуравновешенных масс колес автомобилей (износ протектора и т.д.), последние всегда будут сбалансированы в автоматическом режиме.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Колесо автомобиля, представляющее собой неразъемное соединение диска с выступами для декоративного колпака, с ободом, снабженным по своей периферии бортовыми закраинами и размещенной на нем покрышкой, состоящей из бортов, боковин и протектора, отличающееся тем, что на внешней образующей бортовой закраины обода с противоположной стороны выступов для крепления декоративного колпака диска жестко закреплено кольцо, внутренняя поверхность которого имеет круговую в сечении полусферическую дорожку, и в ней подвижно расположены тела качения сферической формы, контактирующие с ответной поверхностью бортовой закраины обода, причем в последней выполнено конусное отверстие, снабженное заглушкой, удерживаемой в нем бортом покрышки упомянутого колеса автомобиля.

Версия для печати


вверх