Колесо автомобиля

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. 3 ил.

 

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., 2^ое 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.

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 ω_к, имеют меньшую угловую скорость ω_ш, за счет того, что на последние действуют силы инерции Р_н, силы собственного веса P_G и силы вредного сопротивления Р_BC. В то же время, на тела качения сферической формы 6 действует и движущая сила Р_Д, 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 Δ₁ проявляющийся от неуравновешенной массы m₁, и тогда центробежная инерционная сила Р_циm1 от нее определится Р_циm1=m₁ρω_р ² _, где m₁ρ=Δ₁. Одновременно на тела качения сферической формы 6 (на фиг.3 для упрощения они показаны как одно тело качения массой m_ш), также будет действовать центробежная инерционная сила Р_циш=m_шrω_r ², где m_шr=Δ₂, а Δ₂ является динамическим противовесом. Известно, что уравновешивание массы m_ш, произойдет тогда, когда масса m_ш 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 α, который и определяет положение динамического противовеса Δ₂ и зависит от разницы масс m₁ и m_ш. При изменении частоты вращения ω_к колеса автомобиля угол α в автоматическом режиме будет корректироваться, что и обеспечит надежную балансировку колеса автомобиля, движущегося с высокими скоростями движения.

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.

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.