КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
WHEEL FOR VEHICLE

Предлагаемое изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано при разработке конструкций преимущественно автомобильных колес из легких сплавов, изготавливаемых горячей объемной штамповкой.
Известно литое колесо автомобиля, содержащее дисковую часть и сочлененный с ней обод в виде тела вращения, ограниченного с внешней стороны опорными площадками для шины с ребордами и хампами и углублением для монтажа шины (пат. ФРГ № 1975459, кл. B60B 3/06, опубл. 1999).
Недостатком известного колеса является большая масса, так как литая структура не обеспечивает получение оптимальных прочностных свойств при минимизации размеров элементов конструкции колеса.
Известно горячештампованное колесо транспортного средства, содержащее дисковую часть со ступицей и сочлененный с ней обод в виде тела вращения, ограниченного с внешней стороны опорными площадками для шины с передней и задней ребордами соответственно с одной стороны и хампами - с другой, а также выполненное в части обода между хампами примыкающее к последним углубление для монтажа шины с участками в виде сопряженных между собой и с дисковой частью в зоне минимальных диаметральных размеров наружных поверхностей пары оболочек, которые большими диаметральными размерами наружных поверхностей обращены в разные стороны относительно этой зоны, а внутренние поверхности упомянутых оболочек сопряжены в этой зоне соответственно с передней и задней поверхностями дисковой части тороидальными поверхностями с образующими, обращенными вогнутостью к оси колеса (пат. РФ № 2285621, кл. B60B 3/06, опубл. 2006 - прототип).
Недостатком известного колеса является большая масса, так как его форма не является оптимальной.
Предлагаемое колесо транспортного средства содержит дисковую часть со ступицей и сочлененный с ней обод в виде тела вращения, ограниченного с внешней стороны опорными площадками для шины с передней и задней ребордами соответственно с одной стороны и хампами - с другой, а также выполненное в части обода между хампами примыкающее к последним углубление для монтажа шины с участками в виде сопряженных между собой и с дисковой частью в зоне минимальных диаметральных размеров наружных поверхностей пары оболочек, которые большими диаметральными размерами наружных поверхностей обращены в разные стороны относительно этой зоны, а внутренние поверхности упомянутых оболочек сопряжены в этой зоне соответственно с передней и задней поверхностями дисковой части тороидальными поверхностями с образующими, обращенными вогнутостью к оси колеса. При этом внешняя и внутренняя поверхности оболочки, обращенной к передней реборде, сопряжены с поверхностями опорной площадки посредством эквидистантных тороидальных поверхностей, обращенных вогнутостью к оси колеса и касательных соответственно как поверхностям опорной площадки, так и поверхностям упомянутой оболочки, а центры радиусов образующих упомянутых тороидальных поверхностей расположены на нормалях, проходящих через точки касания сопряженных поверхностей опорной площадки в зоне хампа и поверхностей оболочки в зоне минимальных диаметральных размеров с тороидальными поверхностями соответственно.
Образующая оболочки, обращенной к передней реборде, может быть выполнена криволинейной, выпуклостью наружу (от оси колеса).
Образующая оболочки, обращенной к передней реборде, может быть выполнена криволинейной, выпуклостью внутрь (к оси колеса).
Центры радиусов образующих тороидальных поверхностей, сопрягающих внутреннюю и наружную поверхность каждой из упомянутых оболочек с передней и задней поверхностями дисковой части, могут находиться на одной нормали, но не совпадать.
Предложенное колесо отличается тем, что внешняя и внутренняя поверхности оболочки, обращенной к передней реборде, сопряжены с поверхностями опорной площадки посредством эквидистантных тороидальных поверхностей, обращенных вогнутостью к оси колеса и касательных соответственно как поверхностям опорной площадки, так и поверхностям упомянутой оболочки, а центры радиусов образующих упомянутых тороидальных поверхностей расположены на нормалях, проходящих через точки касания сопряженных поверхностей опорной площадки в зоне хампа и поверхностей оболочки в зоне минимальных диаметральных размеров с тороидальными поверхностями соответственно.
Колесо может отличаться тем, что образующая оболочки, обращенной к передней реборде, выполнена криволинейной, выпуклостью наружу (от оси колеса), или может отличаться тем, что образующая оболочки, обращенной к передней реборде, выполнена криволинейной, выпуклостью внутрь (к оси колеса).
Колесо может отличаться тем, что центры радиусов образующих тороидальных поверхностей, сопрягающих внутреннюю и наружную поверхности каждой из упомянутых оболочек с передней и задней поверхностями дисковой части, находятся на одной нормали, но не совпадают.
Технический результат - минимизация массы колеса, так как оптимальная форма позволяет облегчить его при обеспечении необходимой упругости всей конструкции.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показаны:
на фиг.1 - колесо в разрезе с широким ободом;
на фиг.2 - то же, но с узким ободом (выпуклостью наружу);
на фиг.3 - то же, но с широким ободом (выпуклостью внутрь);
на фиг.4 - возможные сопряжения поверхностей оболочки с задней поверхностью дисковой части.
Колесо содержит дисковую часть 1 и сочлененный с ней обод 2 в виде тела вращения. На внешней стороне обода 2 имеются опорные площадки 3 и 4 для шины. У опорной площадки 3 с одной стороны выполнена передняя реборда 5, с другой - хамп 6. У опорной площадки 4 с одной стороны выполнена задняя реборда 7, с другой - хамп 8. На части обода 2 между хампами 6 и 8 выполнено примыкающее к последним углубление 9 для монтажа шины с участками 10 и 11. Эти участки сопряжены между собой и с дисковой частью 1 в зоне 9 минимальных диаметральных размеров наружных поверхностей пары оболочек 12 и 13, которые большими диаметральными размерами наружных поверхностей соответственно 14 и 15 обращены в разные стороны относительно этой зоны. Наружные поверхности 14 и 15 и внутренние поверхности 16 и 17 оболочек 12 и 13 соответственно сопряжены в зоне 9 соответственно с передней 18 и задней 19 поверхностями дисковой части тороидальными поверхностями с радиусами образующих R4, R5 и R6, R7, R8. При этом наружная поверхность 14 и внутренняя поверхность 16 оболочки 12 сопряжены с поверхностями опорной площадки 3 эквидистантными тороидальными поверхностями с радиусами образующих R2 и R3 соответственно. Центры радиусов образующих тороидальных поверхностей расположены на нормалях, проходящих через точки касания сопряженных поверхностей, в том числе и в зоне хампа 6. При этом центры радиусов образующих тороидальных поверхностей, сопрягающих как внешнюю, так и внутреннюю поверхности упомянутых оболочек с передней и задней стенкой дисковой части, могут располагаться на одной нормали, проходящей через точки касания сопрягаемых поверхностей, но при этом не совпадать между собой на величины n, k и ν соответственно. При сложной конфигурации контура тормозной системы сопряжение внутренней поверхности 17 оболочки 13 с задней стенкой 19 дисковой части 1 производится через, например, дополнительные пары тороидальных поверхностей с радиусами образующих R14, R15, центры которых размещены на нормали, расположенной под углом α° к оси колеса. Это позволяет выполнять оболочки 12 и 13 переменной по длине толщины (переменной жесткости) при минимизации массовых и оптимизации прочностных характеристик и упругости конструкции. Этому же способствует и конусность внешней поверхности оболочки 13, определяемая углом γ° (фиг.4б).
Примеры.
1. Опытное колесо из магниевого сплава AZ80A размерами 11×13” имеет массу примерно на 6,5% меньше массы «штатного» колеса. При этом масса оболочки 12 (фиг.2) снижена на 4,2%.
2. Опытное колесо из магниевого сплава AZ80A размерами 13,7×13” имеет массу примерно на 7,6% меньше массы «штатного» колеса. При этом общая масса оболочек 12 и 13 (фиг.3) снижена на 8,5%.
3. Экспериментальное колесо из магниевого сплава AZ80A размерами 13,7×13” имеет массу примерно на 8,2% меньше массы «штатного» колеса. При этом масса оболочек 12 и 13 (фиг.1) снижена на 9%.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет минимизировать массу колеса и оптимизировать как прочностные характеристики, так и упругость конструкции.