KR960007021B1

KR960007021B1 - A wheel for reducing rolling resistance

Info

Publication number: KR960007021B1
Application number: KR1019880006800A
Authority: KR
Inventors: 채수철
Original assignee: 채수철
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1996-05-27
Also published as: KR900000222A

Abstract

Outer wheel of a bearing is fitted inside of a hub which is formed on the concentric circle smaller than wheel disk of tire, and a working plate extruded at the position where a boss with a shaft fitting aperture is formed eccentrically, is fitted into inner wheel of the bearing. A screw shaft passes through a shaft fitting aperture formed on the center of the support frame of a traction type transporting device, and a shaft fitting aperture of the working plate. The hub is connected to the traction type transporting device for the working plate to be free to rotate.

Description

Wheels with reduced rolling resistance

제 1 도는 본 발명의 이륜 손수레에 적용시킨 상태의 정면도.1 is a front view of a state applied to the two wheelbarrow of the present invention.

제 2 도는 제1도의 A-A선 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

제 3 도는 본 발명 차륜의 정지상태를 나타낸 정면도.3 is a front view showing a stopped state of the wheel of the present invention.

제 4 도는 본 발명 차륜의 주행상태를 나타낸 정면도.4 is a front view showing the driving state of the wheel of the present invention.

제 5 도는 본 발명 차륜의 주행시 작동상태를 나타낸 선도.5 is a diagram showing the operating state of the wheel of the present invention when driving.

제 6 도는 본 발명 차륜의 정지시 타이어에 생기는 대칭형의 반력분포 모양을 나타낸 선도.6 is a diagram showing a symmetrical reaction force distribution shape generated in a tire when the wheel of the present invention is stopped.

제 7 도는 본 발명 차륜의 주행시 타이어에 생기는 비대칭형의 반력분포모양을 나타낸 선도.7 is a diagram showing an asymmetrical reaction force distribution pattern generated in a tire when driving the wheel of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

2 : 지지프레임 3 : 타이어2: support frame 3: tire

4 : 휠디스크 5 : 허브4: wheel disk 5: hub

6 : 베어링 7 : 작동원판6: bearing 7: working disc

11: 나사축11: screw shaft

본 발명은 견인식운반기구인 손수레의 작은 차륜이나 케스터휠과 같이 회전속도가 매우 느린 차륜의 하중작용점이 편심되게 위치하도록 하여서 차륜이 회전하면서 주행할 때 손수레의 작은 차륜이나 케스터휠(이하 타이어라고 한다.)과 접촉로면의 변형(deflection)에 의하여 생기는 저항인 전동저항(Rolling Resistance)을 감소시킬 수 있는 차륜에 관한 것이다.The present invention is such that a small wheel or caster wheel of a cart (hereinafter referred to as a tire) when the wheel is running while rotating the wheel so that the load action point of a wheel having a very low rotational speed, such as a small wheel or a caster wheel of a cart, which is a traction type transportation mechanism. And a wheel that can reduce rolling resistance, which is a resistance caused by deflection of the contact path surface.

종래의 차축 중심점과 하중작용점이 동일한 차륜이 정지하고 있는 상태에서는 제 6 도에 도시된 바와 같이 타이어에 걸리는 하중(G)에 의해 타이어의 반경(r)이 전동반경(r)으로 감소되며 이 하중(G)에 대해 이것을 지지하기 위한 접지면으로부터 수직반력(N)이 작용한다.In the state where the wheels having the same center of gravity and the load action point of the related art are stopped, the radius r of the tire is reduced to the transmission radius r by the load G applied to the tire as shown in FIG. For (G) a vertical reaction force (N) acts from the ground plane to support it.

이 힘(N)은 타이어의 변형에 의해서 생긴 현(弦)(A,B)상에 분포하고 있는 각점의 반력의 합을 표시한다고 보고, 이 힘(N)의 작용점을 하중(G)의 작용선상에 위치한다고 가정하면 하중(G)과 반력(N)은 균형이 유지되어야 한다.It is assumed that this force (N) represents the sum of reaction forces of each point distributed on the strings (A, B) caused by the deformation of the tire, and the action point of this force (N) is the action of the load (G). Assuming it is on the ship, the load (G) and reaction force (N) must be balanced.

만일 이 균형이 이루어지지 않을 경우 하중(G)과 반력(N)은 역학적 불균형 상태가 되어 어느쪽으로든지 한쪽으로 타이어가 회전하려고 하는 회전모우멘트가 발생하게 된다.If this balance is not achieved, the load (G) and reaction force (N) are mechanically unbalanced, resulting in a rotation moment in which the tire is trying to rotate to either side.

이때 타이어에 변형을 일으키는 반력(N)의 분포상태를 살펴보면 반력(N)은 중앙에 위치하며 동시에 반력분포를 좌, 우대칭이 되는 것임을 알 수 있다.At this time, looking at the distribution state of the reaction force (N) causing the deformation of the tire it can be seen that the reaction force (N) is located in the center and at the same time the reaction force distribution is left, right symmetry.

그러나 제7도에 도시된 바와 같이 타이어가 반시계방향으로 각속도(ω)로 회전하면서 좌측으로 속도를 가지면서 견인될 경우, 반력(N)이 중심선으로부터 일정거리(e)만큼 편심되어 반력(N')으로 작용하여서 차륜회전방향의 역방향으로 회전 모우멘트가 발생하게 되어서 차륜의 회전력에 저항하는 것을 알 수 있다.However, as shown in FIG. 7, when the tire is towed with the speed to the left while rotating at an angular velocity ω in the counterclockwise direction, the reaction force N is eccentrically by a certain distance e from the center line, so that the reaction force N It can be seen that the rotation moment is generated in the reverse direction of the wheel rotation direction by acting as'), thereby resisting the rotational force of the wheel.

즉, 타이어가 회전운동할 경우 반력(N)은 차축 중심점(o)의 전방인(o') 지점에서 반력(N')으로 작용하고, 타이어의 착력점과 타이어의 중심점 사이, 즉 편심거리(e)가 회전운동에 있어서의 전동저항으로 나타난다.That is, when the tire rotates, reaction force (N) acts as reaction force (N ') at the point (o') of the front axle center point (o), and between the tire's landing point and the tire's center point, that is, the eccentric distance ( e) is represented by the rolling resistance in the rotational motion.

{참고문헌 : 김희철, 이재순「최신자동차공학」(서울 : 동명사, 1984), p.378-p.380}{Reference: Hee-Chul Kim, Jae-Soon Lee 『Latest Automotive Engineering』 (Seoul: Dongmyeongsa, 1984), p.378-p.380}

따라서, 본 발명자는 상술한 바와 같이 타이어의 회전시 하중(G)이 작용하는 차축 중심점(o)보다 편심거리(e)만큼 전진방향에서 작용하는 반력(N')으로 말미암아 발생하는 차륜 회전방향의 역방향 회전모우멘트를 상쇄 시키려면 하중작용점을 편심거리(e) 만큼 전진시켜 줌으로써 전동저항을 감소시킬 수 있다는 결론에 도달하였으며, 이와 같은 이론적 결론에 근거하여 타이어의 회전운동시 편심되게 작용하는 반력(N')과 하중(G)이 근접한 선상에서 작용할 수 있도록 차륜을 타이어와 휠디스크 그리고 휠디스크의 허브내주면상에서 회전이 자유롭도록 지지되는 작동원판으로 형성하고, 이 작동원판을 견인식운반기구의 지지프레임에 편심된 상태에서 움직일 수 있도록 결합시킴으로서 견인식운반기구를 보다 적은 힘으로 편리하게 사용할 수 있는 차륜을 완성하게 되었다.Therefore, the inventors of the present invention, as described above, are driven by a reaction force N 'acting in the forward direction by the eccentric distance e, rather than the axle center point o on which the load G acts. In order to cancel the reverse rotation moment, it was concluded that the rolling resistance can be reduced by advancing the load action point by the eccentric distance (e). Based on the theoretical conclusion, the reaction force acting eccentrically during the rotation of the tire ( N ') and the wheel (G) are formed in the working disk which is supported so as to be freely rotated on the tire, the wheel disk and the hub inner peripheral surface of the wheel disk so that the load (G) in close proximity, and the working disk is the support frame of the traction-type transport mechanism The wheels can be conveniently used with less force by combining them so that they can move in an eccentric state. It was completed.

본 발명에 의한 차륜을 이륜손수레에 적용시킨 한 실시예를 첨부된 예시도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면에서 1은 이륜손수레의 주프레임, 2는 지지프레임, 3은 타이어, 4는 휠디스크, 5는 휠디스크의 연결된 허브이다. 휠디스크(4)보다 작은 동심원상에 형성된 허브(5)의 내부에는 베어링(6)의 외륜이 끼워져 있고, 베어링(6)의 내륜속에는 작동원판(7)이 고정되어 있다. 허브(5)속에서 회전이 자유롭도록 끼워진 작동원판(7)의 중심으로부터 벗어난 위치, 즉, 편심된 곳에서 축끼움구멍(8)을 가진 보스(9)가 돌설되어 있다.An embodiment in which the wheel according to the present invention is applied to a two wheelbarrow will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the figure, 1 is the main frame of the wheelbarrow, 2 is the support frame, 3 is the tire, 4 is the wheel disk, 5 is the hub connected to the wheel disk. The outer ring of the bearing 6 is fitted inside the hub 5 formed on the concentric circle smaller than the wheel disk 4, and the working disk 7 is fixed to the inner ring speed of the bearing 6. The boss 9 is provided with a shaft fitting hole 8 at a position deviated from the center of the operating disk 7 fitted freely in the hub 5, that is, in an eccentric position.

지지프레임(2)의 중앙에는 축끼움구멍(10)이 형성되어 있고, 상기 축끼움구멍(8),(10)에서 와셔(12)가 끼워진 나사축(11)이 관통되어 있으며, 나사축(11)의 숫나사부쪽에는 와셔(13)와 너트(14)가 조립되어 있어서 작동원판(7)은 지지프레임(2)에 편심된 상태로 움직일 수 있도록 지지되어 있다.A shaft fitting hole 10 is formed in the center of the support frame 2, and a screw shaft 11 into which the washer 12 is fitted is penetrated through the shaft fitting holes 8 and 10, and the screw shaft ( 11, the washer 13 and the nut 14 are assembled on the male screw side, so that the operation disc 7 is supported to move in an eccentric state to the support frame 2.

이와 같은 구성된 본 발명에 의한 차륜의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effect of the wheel according to the present invention configured as described above are as follows.

제 3 도에는 본 발명에 의한 차륜의 정지상태가, 제 4 도에는 본 발명에 의한 차륜의 견인시 작동상태가 표현되어 있는데, 전진방향으로 견인력(f)을 작용시킬 경우 수직방향으로 작용하는 하중과의 합성에 의해 나사축(11)은 작동원판(7)을 시계방향으로 약간 회전시켜 주면서 전진하여 중심선상으로부터 전방향으로 활주 이동한다.3 shows the stationary state of the wheel according to the present invention, and FIG. 4 shows the operating state during the towing of the wheel according to the present invention. When the traction force f is applied in the forward direction, the load acts in the vertical direction. By combining with the screw shaft 11, the screw disk 11 is moved forward while rotating the operation disk 7 slightly clockwise to slide forward from the center line.

이와 같은 회전모우멘트는 중력에 의해 원위치로 돌아가려는 힘과 평형을 이루는 나사축(11)은 차륜의 중심선상에서 좌측임의의 지점에서 편심된 상태를 유지하며, 이는 곧 이동된 하중 작용점(o')이 된다. 하중이 이동된 작용점(o')에 작용하면 반력(N)보다 전방에서 작용하는 것이기 때문에 차륜에 중력과 반력의 작용으로 인한 회전력을 가하게 되는 것이다.This rotation moment is the screw shaft (11) in equilibrium with the force to return to its original position by the gravity is eccentric left at any point on the center line of the wheel, which is a moving load action point (o ') Becomes When the load acts on the moved point of action (o '), it acts in front of the reaction force (N), thereby applying a rotational force due to the action of gravity and reaction force on the wheel.

따라서 본 발명의 챠륜은 하중작용점이 정지시와 견인시 동일했던 종래의 차륜과는 다르게 제 5 도에 도시된 바와 같이 견인력에 의해 반력(N)이 편심거리(e)만큼 변위된 채 반력(N')으로 작용하더라도 하중(G)의 작용점을 "O"의 위치에서 "O'"의 위치로 이동시켜 줄 수 있는 것이므로 차륜의 주행을 방해하는 전동저항.Therefore, the wheel of the present invention has a reaction force (N) with the reaction force (N) displaced by the eccentric distance (e) by the traction force, as shown in FIG. Even if it acts as'), it can move the working point of the load (G) from the position of "O" to the position of "O", so the rolling resistance hinders the running of the wheel.

즉, 편심된 반력(N')에 의해 발생되는 차륜회전 방향의 역방향 회전모우멘트를 상쇄시킬 수 있는 것이며, 작동원판(7)은 휠디스크(4)의 고정된 것이 아니고 허브(5)속에서 베어링(6)으로 회전가능하게 설치된 것이므로 타이어의 공기압이나 지면의 상태에 따라 변화될 수 있는 편심거리(e)에 대하여 대응이 가능하도록 견인력에 의해 하중의 작용점을 전진방향으로 이동시켜 줄 수 있어 차륜에 회전력을 가함으로써 전동저항을 감소시켜 주기때문에 무거운 하중이 실린 견인식 운반기구를 로면상태가 불량한 지면에서도 보다 작은 힘으로 쉽게 이동시켜줄 수 있는 장점이 있다.That is, it is possible to cancel the reverse rotation moment in the wheel rotation direction generated by the eccentric reaction force (N '), the operation disk 7 is not fixed to the wheel disk 4, but in the hub (5) Since it is rotatably installed as a bearing (6), it is possible to move the operating point of the load in the forward direction by the traction force to be able to respond to the eccentric distance (e) that can be changed according to the air pressure of the tire or the condition of the ground wheel Because of the reduction of the electric resistance by applying a rotational force to the traction hauling load carrying a heavy load has the advantage that can be easily moved with a smaller force even on the poor road surface condition.

Claims

The outer ring of the bearing 6 is fitted inside the hub 5 formed in a concentric circle smaller than the wheel desk 4 of the tire 3, and the boss 9 having the shaft fitting hole 8 is eccentric. The operating disc 7 protruding therein is fitted into the inner ring of the bearing 6, and the shaft fitting hole 10 formed in the center of the support frame 2 of the towed transport mechanism and the shaft fitting hole 10 of the operating disc 7 are formed. The transmission resistance of the drive shaft, characterized in that it is connected to the support frame (2) of the traction-type transport mechanism to move the operation disk (7) supported by the hub (5) to be freely rotated through the screw shaft (11) Wheels.