ЛИТОЙ ДИСК АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА

Заявляемая полезная модель относится к автомобилестроению, в частности, к конструкциям автомобильных колес с бескамерными шинами, снабженными литыми дисками.
Колесо – вращающийся и передающий нагрузку элемент транспортного средства, расположенный между ступицей и шиной.
Благодаря колесам, автомобиль имеет возможность передвигаться по дороге. На них передается вращение от двигателя через трансмиссию, а за счет сил трения колеса отталкиваются от поверхности и транспортное средство движется.
Автомобильные колеса, как правило, состоят из двух основных компонентов – обод, образующий кольцеобразную поверхность с бортами, на которую монтируется шина (скат), и диск, являющийся опорой обода и снабженный центральным отверстием для установки на одну из ступиц автомобиля. Шина является основным рабочим элементом, а диск выполняет функцию посадочного элемента и обеспечивает возможность крепления колеса к ступицам. В литых дисках обод и диск – единая неразъемная конструкция.
Крепление колеса к ступице осуществляется болтами или гайками, имеющими коническую, сферическую или плоскую прижимную части. Соответственно в отверстиях крепления диска также выполнены конические или сферические поверхности. Чаще всего для деталей крепежа используют резьбы с наружным диаметром.
Литые колеса получают заливкой расплавленного металла в заготовленную форму под давлением. После отливки для улучшения механических свойств диск проходит термообработку с последующим протачиванием посадочных поверхностей и сверлением отверстий после охлаждения полученной заготовки. Как правило, для изготовления литых дисков используют алюминиевые и магниевые сплавы, при этом сплавы на основе алюминия наиболее распространены в качестве материалов, используемых для изготовления колес.
Литые диски имеют ряд преимуществ перед остальными видами дисков, к которым можно отнести геометрическую точность; меньший вес; улучшенное отведение тепла от тормозных систем; повышенную коррозионную стойкость; поглощение вибраций; уменьшение износа подвески, нагрузки на подшипники ступиц и трансмиссию, а также разнообразие дизайна колёс.
Автомобиль, на котором установлены литые диски, меньше чувствует неровность поверхности дорожного полотна, имеет более чёткую реакцию подвески. При использовании литых дисков улучшается контакт автомобиля с дорогой и его управляемость, снижается инерционность автомобиля, повышается тормозная и разгонная динамика, снижается расход топлива.
Внутренняя полость шины и диск связаны между собой посредством вентиля (ниппеля), через который осуществляется подкачка колеса воздухом.
В поперечном сечении шина имеет С-образную форму, формируемую двумя бортами, соединенными с двумя боковинами, которые переходят к плечам, подходящим к краям одной беговой дорожки.
По способу герметизации автошины делятся на камерные и бескамерные.
В камерных шинах рабочая воздушная среда, обеспечивающая необходимое давление внутри, закачивается в специальный, как правило, резиновый баллон. Основной недостаток таких колес - низкие эксплуатационные характеристики, т.к. незначительное повреждение, например, прокол, приводит к спусканию колеса.
В бескамерных шинах воздушная рабочая среда закачивается в пространство, образованное внутренней поверхностью шины и диском. Такая конструкция колеса способна выдерживать до 7-8 проколов, при условии, что предмет, явившийся причиной прокола, остается внутри шины. Однако при незначительном изгибе обода происходит отслаивание борта и воздух стравливается.
Вентиль (ниппель) является неотъемлемой частью автомобильного колеса. Он служит для накачки шины воздухом и удержанию давления внутри нее. Вентиль для автомобильного колеса представляет собой обратный клапан, позволяющий нагнетать внутрь шины воздух. Помимо этого, данная деталь не выпускает нагнетенное давление из покрышки (шины). Вентиль состоит из следующих основных элементов: корпуса, золотника и колпачка.
Золотник позволяет соединять полости с разным давлением, при этом не пропуская воздух из одной в другую. Золотник может пропускать воздух внутрь шины при накачивании, но совершенно не пропускает его обратно как только накачивание будет прекращено.
Колпачок защищает вентиль от попадания грязи, что позволяет повысить эксплуатационные характеристики вентиля, и следовательно, всего автомобильного колеса.
Вентили используют только на бескамерных шинах, т.к. в камерных клапан входит в состав шинной камеры, не отделяясь от нее. Вентили подбирают по размерам, прежде всего по длине. Однако ассортимент по размерам ограничен  и в основном определяется следующими величинами, мм: 33; 42,5; 48,5. У автомобильных вентилей (ниппелей) существует разброс по размерам посадочных мест. В настоящее время производители пришли к общему стандарту, поэтому гнездо под вентиль имеет диаметр 8 мм. Однако не всегда указанные типоразмеры вентилей учитывают параметры используемого диска.
Несмотря на то, что автомобильная шина может служить до 5 сезонов, вентили выходят из строя гораздо чаще, поэтому их необходимо заменять при каждой сезонной переустановке шин (https://tires1.ru/kolesnyj-ventel).
Применяемые на автомобилях вентили (ниппели) могут быть изготовлены из различных материалов. Так, например, преимуществом резиновых вентилей, используемых на тихоходных автомобилях, является простота монтажа. Недостатки обусловлены тем, что они не выдерживают значительных нагрузок, которые создает центробежная сила на высокой скорости. Корпус вентиля покрывается трещинами и разрушается. На динамичных машинах и грузовых транспортных средствах вентили работают со значительным давлением в колесе и под влиянием центробежной силы. Поэтому на таких автомобилях устанавливают цельнометаллические вентили. В случае выхода вентиля из строя иногда проблему можно решить за счет установки нового золотника, который выкручивают с помощью ключа. Однако большинство современных автомобилей имеют пластмассовые колпачки, не позволяющие выкрутить золотник. В этом случае необходим специальный ключ, или пинцет, или заостренная вилка, или проволока.
Для камерных шин замена вентиля  проводится с разбортовкой.
Как правило, вентиль размещен снаружи и выходит за пределы диска и поэтому в процессе эксплуатации автомобильное колесо подвергается агрессивному воздействию окружающей среды, что ведет к его повреждению и ускоряет износ. Для устранения дефектов, связанных с утечкой воздуха, требуется замена вентиля. Выполнить такую замену можно без снятия шины, но иногда требуется разбортовка колеса.
Из предшествующего уровня техники известно колесо для грузовых автомобилей, которое выполнено с 15° глубоким ободом с коническими полками для бескамерных шин и соединенным с глубоким ободом с коническими полками диском колеса, при этом глубокий обод с коническими полками имеет глубокую опорную площадку обода, внешнюю посадочную полку обода, цилиндрический переходной элемент (бурт), расположенный между глубокой опорной площадкой обода и внешней посадочной полкой обода. Между цилиндрическим переходным элементом и внешней посадочной полкой обода имеется участок обода с переходной наклонной поверхностью (переходным сегментом), в котором предусмотрено отверстие вентиля для вмещения вентиля. При этом предусмотрено, что переходная наклонная поверхность, выполненная между цилиндрическим переходным элементом и внешней посадочной полкой обода, разделена на более чем один участок. Переходная наклонная поверхность или переходной сегмент переходит без хампа (кольцевого выступа небольшого размера) непосредственно во внешнюю посадочную полку обода, а отверстие вентиля расположено в одном из участков переходной наклонной поверхности или переходного сегмента (патент № 2566569 на изобретение «Автомобильное колесо для грузовых автомобилей», дата подачи 12.12.2011 г., дата публикации заявки 27.01.2015 г.).
Кроме того, известно колесо, в котором внешний полуобод снабжен дополнительным плоским участком с крепежными отверстиями и отверстием для установки вентиля колеса, а торцовая поверхность внутреннего полуобода снабжена канавкой с размещенным в ней уплотнительным кольцом (патент № 174339 на полезную модель «Колесо транспортного средства для бескамерных шин с разборным ободом», дата подачи09.12.2016 г., опубликовано 11.10.2017 г.).
Применяемые в автомобильных колесах вентили производят в нескольких видах корпусов: а именно, резиновый, разборный и скрытый.
Разборные состоят из нескольких компонентов, собирающихся при установке, при этом конструкция предусматривает обязательное наличие прокладок. Изготавливают разборные вентили из хромированной стали.
Из уровня техники известны диски автомобильного колеса, снабженные вентилем Шрадера. В конструкцию вентиля Шрадера входит наружная полая трубка, в которую вкручена сердцевина в виде золотника. Данный вентиль используют почти на всех автомобильных, мотоциклетных, а также многих велосипедных шинах. Рабочий элемент (золотник) представляет собой тарельчатый клапан со вспомогательной пружиной. Наружная полая металлическая трубка имеет наружную и внутреннюю резьбы и обычно изготовлена из медного сплава. В центре наружного конца находится металлический стержень, расположенный вдоль оси трубки, причем конец стержня находится примерно на одном уровне с концом корпуса клапана. Как правило, все клапаны Шрадера, используемые в шинах, имеют резьбы и корпуса единого стандартного размера на наружном конце, поэтому крышки и приспособления в целом универсальны для клапанов всех широко распространённых устройств. Сердцевина клапана вворачивается специальным инструментом, чью функцию чаще всего выполняет металлический защитный колпачок (крышка) (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B0%D0%BF%D0%B0%D0%BD_%D0%A8%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B0).
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является  литой диск автомобильного колеса с размещенным в нем скрытым вентилем, выполненным из металла и состоящим из полой металлической трубки, с помощью которой вентиль крепится к колесному диску. Внутри полой трубки размещен золотник, защищенный крышкой. Полая трубка выполнена менее короткой, чем у клапана Шрадера (https://infoshiny.ru/stati/nippel-avtomobilnoj-shiny-klapan-shiny).
Данный тип вентилей технически схож с разборным. Отличается отсутствием штанги (металлического стержня) для накачивания. Применяется преимущественно на литых дисках (https://tires1.ru/kolesnyj-ventel).
Недостатки известных решений обусловлены тем, что во всех указанных колесах, как правило,  предназначенных для специальных типов автомобилей, вентиль выведен наружу и, соответственно, подвергается повреждениям и преждевременному износу, что снижает его эксплуатационные характеристики и, следовательно, срок службы колеса.
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая к защите полезная модель, заключается в повышении эксплуатационных характеристик и, как следствие, повышение срока службы литого диска автомобильного колеса.
Указанный технический результат достигается тем, что литой диск автомобильного колеса, снабженный вентилем, обеспечивающим взаимосвязь с полостью шины и включающем золотник, размещенный в полом элементе и соединенный с ним  с помощью крепежного соединения, согласно полезной модели в качестве полого элемента используют выполненный в литом диске канал с входным и выходным сквозными отверстиями, при этом во входном отверстии установлен золотник, через который обеспечивается взаимосвязь с устройством подкачки автомобильного колеса, а через выходное отверстие осуществляется соединение с внутренней полостью шины.
В качестве крепежного соединения может быть применено резьбовое соединение, через которое ответно взаимодействуют полый элемент и золотник, или переходник, в котором размещают золотник.
Золотник является воздушным невозвратным клапаном автомобильной шины.
Полезная модель поясняется чертежами, где
Фиг. – продольный разрез литого диска автомобильного колеса.
В литом диске 1 автомобильного колеса выполнен полый элемент 2 (канал) с входным 3 и выходным 4 сквозными отверстиями. Канал может быть выполнен, по меньшей мере, двумя способами. Один из них  осуществляется непосредственно в процессе изготовления диска. Для этого в форме для литья диска размещают, по меньшей мере, одну трубку, которая после охлаждения полученной заготовки удаляется из нее. После удаления трубки на ее месте в диске остается полый элемент - канал, повторяющий размеры, форму и контур трубки. При этом трубка  может быть выбрана как из стандартных изделий, так и быть подобрана под конструкцию конкретного колеса с учетом его особенностей, а также особенностей диска.
Второй способ образования полого элемента в литом диске может быть реализован путем просверливания канала, как за один и проход, так за несколько проходов сверла. Например, полый элемент выполняют за два прохода. Для этого сначала выполняют один проход по лучу от края диска к его центру, в сторону центрального отверстия диска. Затем, отступив от края диска, выполняют второй проход до его соединения внутри диска с первым. В результате образуется единый полый элемент, имеющий входное 3 и выходное 4 сквозные отверстия, через которые выполняют подкачку автомобильного колеса, причем через выходное отверстие обеспечивается взаимосвязь с полостью шины (на чертеже не показана).  Входным отверстием в данном случае является отверстие, расположенное в центральной зоне и образовавшееся при первом проходе сверла. Выходное отверстие получено при втором проходе сверла.
В этом случае сквозное отверстие 5, расположенное на краю диска и полученное при первом проходе сверла, или заваривают, или в него вставляют заглушку, например, резьбовую, или установленную с натягом пробку (на чертеже на показана).
Со стороны входного отверстия в полом элементе 2 размещают золотник 6. Полый элемент и золотник связаны между собой посредством крепежного соединения, в качестве которого могут быть применены ответно взаимодействующие резьбы, нанесенные в полом элементе и на золотнике,  или переходник (на чертеже не показан), в котором закреплен золотник.
На золотнике может быть смонтирована крышка (на чертеже не показана), защищающая золотник от механических загрязнений.
Полезная модель осуществляется следующим образом.
Пример конкретного выполнения.
По лучу литого диска от края к центру сверлом м3 первым проходом была просверлена часть полого элемента – канала со сквозными отверстиями, соответственно, на краю диска и в его центральной зоне. В отверстие 5, находящееся на края диска, с помощью резьбового соединения м4*0,7 вкручивают заглушку (на чертеже не показана). В полом элементе со стороны входного отверстия 3, сверлом м4,2 был доработан участок, на котором затем нарезана резьба м5*0,75, ответно взаимодействующая с резьбой размещаемого золотника. В случае использования в качестве крепежного соединения переходника, предназначенного для соединения полого элемента и золотника, на доработанном участке полого элемента нарезают резьбу м5*0,8. Через входное отверстие осуществляется взаимосвязь с устройством подкачки автомобильного колеса (на чертеже не показано).
Отступив по краю диска, тем же сверлом м3 выполняют второй проход для получения второй части полого элемента -  канала, которая должна соединиться с первой. В результате обе части сходятся внутри диска  с образованием единого канала. Сквозное отверстие второй части полого элемента является выходным 4 отверстием, через которое осуществляется сообщение с полостью шины.
Подкачка автомобильного колеса осуществляется известными способами с применением известных средств. К золотнику присоединяют устройство подкачки, подкачивают шину до определенного давления, после чего устройство подкачки отсоединяют.
Предлагаемая к защите полезная модель позволяет скрыть вентиль внутри литого диска, что уменьшает воздействия на него окружающей среды и, следовательно, повышает его эксплуатационные характеристики, увеличивает срок службы диска и, следовательно, автомобильного колеса.