RU2096188C1

RU2096188C1 - Vehicle wheel

Info

Publication number: RU2096188C1
Application number: RU96115529A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Молодцов; А.П. Роганков; Д.Р. Волосов; А.В. Артемьев; В.Е. Баранов; П.В. Потемкин
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Компания ЛЕМ"
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: transport engineering; wheels for racing bicycles. SUBSTANCE: shells of hub, spokes and wheel rim are made of nonmetallic composite materials. Each material contains long-fiber reinforcing filler and polymerized binder. Shells of rim and spokes have symmetrical aerodynamic profiles with inner partitions. Spaces between profile edges and corresponding partitions are filled with low-density resilient material and form fairings of rim and spokes. Spaces inside shells of rim and spokes between partitions are made hollow. EFFECT: enlarged operating capabilities. 10 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к колесам, выполненным преимущественно из композиционных неметаллических материалов и имеющим трубчатые спицы, работающие на сжатие и изгиб в плоскости вращения колеса. The invention relates to wheels made primarily of composite non-metallic materials and having tubular spokes working for compression and bending in the plane of rotation of the wheel.

Преимущественной областью использования изобретения являются колеса для гоночных велосипедов. An advantageous use of the invention is for bicycle wheels.

Для улучшения эксплуатационных качеств колеса в ряде случаев необходимо уменьшить его вес и аэродинамическое сопротивление при достаточных прочности и жесткости. To improve the performance of the wheel in some cases it is necessary to reduce its weight and aerodynamic drag with sufficient strength and stiffness.

Применение неметаллических композиционных материалов позволяет оптимизировать сочетание этих свойств колеса. The use of non-metallic composite materials allows you to optimize the combination of these properties of the wheel.

Таково, например, колесо (патент EP N 0368480), содержащее ступицу, несколько спиц и обод, оболочки которых выполнены из композиционных материалов, включающих длинноволокнистый наполнитель и полимеризованное связующее. Оболочка обода частично, а оболочка каждой из спиц полностью имеют аэродинамический профиль. Such, for example, is a wheel (patent EP N 0368480) containing a hub, several spokes and a rim, the shells of which are made of composite materials, including a long-fiber filler and a polymerized binder. The shell of the rim is partially, and the shell of each of the spokes fully have an aerodynamic profile.

В каждом радиальном сечении обода, кроме мест его сопряжения со спицами, сужение оболочки обращено к ступице. В поперечном сечении средней части оболочки спицы между ободом и ступицей плоскостью, включающей нормали к наружной поверхности спицы в этом сечении, носовая и хвостовая кромки профиля обращены в стороны соседних спиц. In each radial section of the rim, except for its mating points, the narrowing of the shell faces the hub. In the cross section of the middle part of the sheath of the spokes between the rim and the hub by a plane including the normals to the outer surface of the spokes in this section, the nose and tail edges of the profile face the neighboring spokes.

Устройство колеса ограничивает возможности комплексной оптимизации его веса, жесткости и прочности. The device of the wheel limits the possibility of comprehensive optimization of its weight, rigidity and strength.

В основу изобретения положено решение задачи создать колесо, характеризующееся оптимальным сочетанием достаточных прочности, жесткости и веса при пониженном аэродинамическом сопротивлении. The basis of the invention is the solution to the problem of creating a wheel characterized by the optimal combination of sufficient strength, stiffness and weight with reduced aerodynamic drag.

Для решения данной задачи в колесе транспортного средства, содержащем ступицу, несколько спиц и обод, оболочки которых выполнены из одного или различных композиционных материалов, включающих длинноволокнистый наполнитель и полимеризованное связующее, причем оболочка обода или каждой из спиц имеет, по крайней мере частично, симметричный аэродинамический профиль, расположенный таким образом, что в каждом радиальном сечении обода, кроме мест его сопряжения со спицами, кромка профиля обращена к ступице, а в поперечном сечении средней части оболочки спицы между ободом и ступицей плоскостью, включающей нормали к наружной поверхности спицы в этом сечении, носовая и хвостовая кромки профиля обращены в стороны соседних спиц, согласно изобретению оболочка обода или каждой из спиц выполнена с одной или более внутренними перегородками, расположенными перед соответствующими кромками профилей, причем внутренние перегородки выполнены из композиционного материала, в котором длинноволокнистый наполнитель является, по крайней мере частично, продолжением длинноволокнистого наполнителя композиционного материала наружных частей оболочки, соединенных с внутренней перегородкой, а связующее композиционного материала перегородки полимеризовано совместно со связующим композиционного материала указанных наружных частей оболочки с образованием замкнутого интегрального силового контура. To solve this problem, in the wheel of a vehicle containing a hub, several spokes and a rim, the shells of which are made of one or various composite materials, including a long-fiber filler and a polymerized binder, the shell of the rim or each of the spokes has at least partially symmetrical aerodynamic a profile located in such a way that in each radial section of the rim, except for its mating points, the edge of the profile faces the hub, and in the cross section of the middle part the shell of the spoke between the rim and the hub by a plane including the normals to the outer surface of the spoke in this section, the nose and tail edges of the profile are turned to the sides of adjacent spokes, according to the invention, the shell of the rim or each of the spokes is made with one or more internal partitions located in front of the corresponding edges of the profiles moreover, the internal partitions are made of composite material in which the long-fiber filler is, at least in part, a continuation of the long-fiber filler It means that the composite material of the outer parts of the shell connected to the inner partition, and the binder of the composite material of the partition is polymerized together with the binder of the composite material of these outer parts of the shell with the formation of a closed integral power circuit.

Введение одной или нескольких внутренних перегородок, включенных за счет указанной связи наполнителей и совместной полимеризации связующих в замкнутый интегральный силовой контур, существенно увеличивает жесткость оболочки и создает предпосылки для желаемой оптимизации прочности и веса колеса при том, что уменьшение аэродинамического сопротивления обеспечено формой оболочки. The introduction of one or more internal partitions, which are included due to the indicated connection of fillers and joint polymerization of binders into a closed integrated power circuit, significantly increases the stiffness of the shell and creates the prerequisites for the desired optimization of the strength and weight of the wheel while the aerodynamic drag reduction is provided by the shape of the shell.

Во многих случаях целесообразно, чтобы полость оболочки от кромки профиля до внутренней перегородки была заполнена упругим материалом с относительно малой плотностью. In many cases, it is advisable that the cavity of the shell from the edge of the profile to the inner partition be filled with elastic material with a relatively low density.

Материал с малой плотностью практически не влияет на вес колеса, способствует сохранению его формы при ударах и даже частичном разрушении обтекателя. Material with a low density practically does not affect the weight of the wheel, helps to maintain its shape during impacts and even partial destruction of the fairing.

В большинстве случаев целесообразно, чтобы наполнитель композиционного материала оболочки на участке соединения ее наружных частей и внутренней перегородки был выполнен в виде непрерывных лент из однонаправленного материала, уложенных под определенным углом армирования. In most cases, it is advisable that the filler of the composite material of the shell at the site of connection of its external parts and the internal partition be made in the form of continuous strips of unidirectional material laid at a certain angle of reinforcement.

Формирование оболочки намоткой ленты позволяет технологически просто обеспечить требуемую прочность оболочки и всего колеса. The formation of the shell by winding the tape makes it technologically simple to provide the required strength of the shell and the entire wheel.

Может быть целесообразным, чтобы наполнитель композиционного материала оболочки обода на участке ее внутренней перегородки и наполнитель композиционного материала оболочки спицы на участке ее внутренней перегородки являлись, по крайней мере частично, продолжением друг друга в местах сопряжения этой спицы с оболочкой, а связующий компонент этих же композиционных материалов был полимеризован совместно с образованием оболочками интегрального силового контура. It may be advisable that the filler of the composite material of the shell of the rim at the site of its inner partition and the filler of the composite material of the shell of the needle at the site of its inner partition are at least partially a continuation of each other at the junctions of this spoke with the shell, and the binder component of the same composite materials was polymerized together with the formation of the shells of the integral power circuit.

Объединение наполнителей композиционных материалов оболочек обода и спиц на участках внутренних перегородок и совместная полимеризация их связующих придают колесу дополнительные прочность и жесткость. The combination of fillers of composite materials of the rim shells and spokes on the sections of the internal partitions and the joint polymerization of their binders give the wheel additional strength and rigidity.

Может быть целесообразно также, чтобы композиционные материалы оболочек обода и спиц включали в себя две внешние тканевые накладки, расположенные поверх наполнителя, включенного в наружные части оболочек и их внутренние перегородки, причем каждая из тканевых накладок включала в себя участки, наложенные на обод, спицы и ступицу, а связующее композиционного материала в местах соединения тканевых накладок с ленточным наполнителем оболочек было полимеризовано совместно со связующим композиционных материалов оболочек обода, спиц и ступицы. It may also be advisable that the composite materials of the shells of the rim and spokes include two external fabric pads located on top of the filler included in the outer parts of the shells and their internal partitions, each of the fabric pads including areas superimposed on the rim, knitting needles and the hub, and the binder of the composite material at the junction of the fabric pads with the tape filling of the shells was polymerized together with the binder of the composite materials of the shells of the rim, spokes and hubs .

Комбинированные тканевые накладки при совместно полимеризованных связующих объединяют обод, спицы и ступицу в единую интегральную силовую конструкцию, в которой нужные прочность и жесткость достигаются при меньшем весе колеса. Combined fabric pads with jointly polymerized binders combine the rim, spokes and hub into a single integral power structure in which the desired strength and stiffness are achieved with a lower weight of the wheel.

Может быть целесообразным также, чтобы оболочка обода была выполнена с переменным радиальным размером, увеличивающимся от места начала сопряжения обода со спицей к участку между спицами, и соответственно увеличивающимся расстоянием между внутренними перегородками оболочки обода. It may also be appropriate for the rim shell to be made with a variable radial size increasing from the place where the rim begins to mate with the spoke to the area between the spokes, and correspondingly increasing the distance between the inner partitions of the rim shell.

Переменный радиальный размер способствует равнопрочности и тем самым создает возможность уменьшить вес колеса. При этом более равномерна жесткость колеса по периметру обода. The variable radial dimension contributes to equal strength and thereby makes it possible to reduce the weight of the wheel. At the same time, the stiffness of the wheel around the rim is more uniform.

Для колеса гоночного велосипеда целесообразно, чтобы часть оболочки обода в области наибольшей строительной высоты имела бы внутреннюю перегородку, а полость между ней и периферийной частью обода была заполнена упругим материалом с относительно малой плотностью, при этом периферийная кромка обода включала бы в себя внешний слой, формирующий гнездо под надувную камеру велосипедного колеса, и жгуты длинноволокнистого наполнителя, проложенные под боковыми участками внешнего слоя. For a racing bike wheel, it is advisable that a portion of the rim shell in the region of greatest building height have an internal baffle, and the cavity between it and the peripheral part of the rim is filled with elastic material with a relatively low density, while the peripheral edge of the rim would include an outer layer forming nest under the inflatable chamber of the bicycle wheel, and bundles of long-fiber filler, laid under the side sections of the outer layer.

Введенные перегородки повышают жесткость и прочность периферийной части оболочки обода, а заключенный между ними материал нивелируют пиковые динамические нагрузки при движении велосипеда, при этом на периферийной части обода формируется тормозная площадка повышенной жесткости. Introduced partitions increase the rigidity and strength of the peripheral part of the rim shell, and the material enclosed between them level peak dynamic loads during bicycle movement, while a brake pad of increased stiffness is formed on the peripheral part of the rim.

Может быть целесообразным, чтобы каждая спица была выполнена криволинейной в плоскости, перпендикулярной оси колеса, при этом кромки носового и хвостового относительно направления перемещения спицы в ее верхнем положении обтекателей оболочки имели бы соответственно выпуклую и вогнутую форму, причем кромка носового обтекателя на участке начала его сопряжения с кромкой хвостового обтекателя соседней спицы была расположена приблизительно по касательной к ступице, а на участке начала сопряжения с ободом эта же кромка была расположена под острым углом к перпендикуляру к оси колеса. It may be advisable that each spoke be made curved in a plane perpendicular to the axis of the wheel, while the edges of the nose and tail relative to the direction of movement of the spokes in its upper position of the fairings of the shell would have a convex and concave shape, respectively, and the edge of the nose fairing at the site of the beginning of its mating with the edge of the tail fairing of the adjacent spoke was located approximately tangential to the hub, and at the site of the beginning of pairing with the rim, the same edge was located along q acute angle to the perpendicular to the axis of the wheel.

Формирование колеса из элементов, имеющих аэродинамический профиль с внутренними перегородками, позволяет снизить аэродинамическое сопротивление колеса при вращении и добиться более равномерного распределения радиальной жесткости при качении. При этом механические повреждения обтекателей спиц, также как и механические повреждения подобных частей обода, практически не влияют на прочность колеса, что повышает его живучесть. The formation of the wheel from elements having an aerodynamic profile with internal partitions, allows to reduce the aerodynamic resistance of the wheel during rotation and to achieve a more uniform distribution of radial stiffness during rolling. In this case, mechanical damage to the fairings of the spokes, as well as mechanical damage to such parts of the rim, practically do not affect the strength of the wheel, which increases its survivability.

Во многих случаях может быть целесообразным, чтобы каждая спица была выполнена с переменной шириной, увеличивающейся в направлении от ступицы к ободу, и соответственно увеличивающимся расстоянием между внутренними перегородками оболочки со стороны носовой и хвостовой кромок. In many cases, it may be appropriate for each spoke to be made with a variable width, increasing in the direction from the hub to the rim, and correspondingly increasing the distance between the inner walls of the shell from the side of the nose and tail edges.

Перераспределение материала спицы в сторону обода позволяет достичь оптимального соотношения прочности и динамических характеристик колеса. The redistribution of the material of the spokes towards the rim allows you to achieve the optimal ratio of strength and dynamic characteristics of the wheel.

В большинстве случаев целесообразно, чтобы наполнитель композиционного материала оболочки ступицы являлся, по крайней мере частично, продолжением наполнителя композиционного материала оболочки каждой из спиц в месте соединения ее наружных частей с внутренними перегородками перед хвостовым и носовым обтекателями, а связующие композиционных материалов оболочек спиц и ступицы были полимеризованы совместно. In most cases, it is advisable that the filler of the composite material of the shell of the hub is, at least partially, a continuation of the filler of the composite material of the shell of each of the spokes at the junction of its outer parts with the internal partitions in front of the tail and nose fairings, and the binders of the composite materials of the shells of the spokes and the hubs should be polymerized together.

Объединение наполнителей и совместная полимеризация связующих придают колесу дополнительную прочность и жесткость. The combination of fillers and the joint polymerization of binders give the wheel extra strength and rigidity.

На фиг. 1 изображен общий вид патентуемого колеса, изометрия, условно, без части обода и без места сопряжения с этой частью обода одной из спиц, причем условно изъята четверть обода между его сечениями, показанными на чертеже; на фиг. 2 радиальное сечение обода патентуемого колеса в другом масштабе; на фиг. 3 узел I на фиг. 2 в увеличенном масштабе, изометрия; на фиг. 4 узел II на Фиг. 2 в увеличенном масштабе, изометрия; на фиг. 5 - поперечное сечение спицы патентуемого колеса в том же масштабе, что и на фиг. 2; на фиг. 6 узел III на фиг. 5 в увеличенном масштабе, изометрия; на фиг. 7 схема построения профиля обода патентуемого колеса; на фиг. 8 схема построения профиля спицы патентуемого колеса. In FIG. 1 shows a general view of the patented wheel, an isometry, conditionally, without a part of the rim and without a place to mate with this part of the rim of one of the spokes, and a quarter of the rim conditionally removed is a quarter between its sections shown in the drawing; in FIG. 2 is a radial section of the rim of the patented wheel at a different scale; in FIG. 3 node I in FIG. 2 on an enlarged scale, isometry; in FIG. 4 node II in FIG. 2 on an enlarged scale, isometry; in FIG. 5 is a cross-sectional view of the spokes of a patentable wheel on the same scale as in FIG. 2; in FIG. 6 node III in FIG. 5 on an enlarged scale, isometry; in FIG. 7 diagram of the construction of the profile of the rim of the patented wheel; in FIG. 8 is a diagram for constructing a spoke profile of a patented wheel.

Возможность осуществления изобретения иллюстрируется примерами реализации его в колесе гоночного велосипеда. Колесо содержит ступицу 1, три спицы 2 и обод 3. The possibility of carrying out the invention is illustrated by examples of its implementation in the wheel of a racing bike. The wheel contains a hub 1, three spokes 2 and a rim 3.

Оболочка 4 обода с обтекателем 5 в каждом радиальном сечении, кроме мест его сопряжения со спицами, представляет собой симметричный аэродинамический профиль, хвостовая кромка которого обращена к ступице 1. The shell 4 of the rim with a fairing 5 in each radial section, except for the places of its mating with the spokes, is a symmetrical aerodynamic profile, the tail edge of which faces the hub 1.

Оболочка 6 спицы в средней части имеет полный симметричный аэродинамический профиль. В поперечном сечении средней части оболочки 6 каждой спицы 2 между ободом 3 и ступицей 1 плоскостью, включающей нормали к наружной поверхности спицы в этой плоскости, сужения носового 7 и хвостового 8 обтекателей оболочки спицы обращены в стороны разных соседних спиц. Носовым и хвостовым обтекатели называются согласно верхнему положению спицы при движении велосипеда вперед. The sheath 6 of the spokes in the middle part has a full symmetrical aerodynamic profile. In the cross section of the middle part of the sheath 6 of each spoke 2 between the rim 3 and the hub 1, by a plane including the normals to the outer surface of the spokes in this plane, the narrowing of the nose 7 and tail 8 of the cowling fairings of the spokes are turned to the sides of different adjacent spokes. The nose and tail fairings are called according to the upper position of the spokes when the bicycle moves forward.

Оболочка 4 обода выполнена с внутренними перегородками 9 и 10. Оболочка 6 спицы выполнена с внутренними перегородками 11 и 12. The shell 4 of the rim is made with internal partitions 9 and 10. The shell 6 of the spokes is made with internal partitions 11 and 12.

Оболочка 4 обода на участке каждого из трех секторов между спицами выполнена с переменным радиальным размером. На участке начала сопряжения обода с каждой из спиц этот размер минимален, а на участке между спицами - максимален. При этом максимальная строительная высота оболочки 4 постоянна и расположена во всех радиальных сечениях на одинаковом расстоянии от оси колеса в зоне тормозной площади. The shell 4 of the rim in the area of each of the three sectors between the spokes is made with a variable radial size. In the area where the rim begins to mate with each of the spokes, this size is minimum, and in the area between the spokes, it is maximum. Moreover, the maximum building height of the casing 4 is constant and is located in all radial sections at the same distance from the axis of the wheel in the area of the brake area.

Оболочки ступицы, спиц и обода выполнены из одного или различных композиционных неметаллических материалов. Каждый из этих материалов включает длинноволокнистый наполнитель и полимеризуемое связующее, армируемое указанным наполнителем. В качестве армирующего наполнителя могут быть использованы углеродные ткани марок УТ-1000П и УТ-800С; органоткани 56313, 56319, 56334 ТУ 17 РСФСР 62-10164-81; ленты ЭЛУР-0,08П; ЛУП-0,1; ЛУП-0,2 (все по ГОСТ 28006-88); жгуты УКН-2500 и УКН-5000. The shells of the hub, spokes and rim are made of one or various composite non-metallic materials. Each of these materials includes a long fiber filler and a polymerizable binder reinforced with said filler. As a reinforcing filler, carbon fabrics of the UT-1000P and UT-800S brands can be used; organic tissue 56313, 56319, 56334 TU 17 of the RSFSR 62-10164-81; tape ELUR-0.08P; LUP-0,1; LUP-0.2 (all according to GOST 28006-88); harnesses UKN-2500 and UKN-5000.

В качестве связующего могут быть использованы материалы на основе эпоксидных или эпоксидиановых смол, например ЭД-20, К-153, КДА с соответствующими отвердителями. As a binder, materials based on epoxy or epoxy resins, for example ED-20, K-153, KDA with the corresponding hardeners, can be used.

Часть 14 полости оболочки обода в области наибольшей строительной высоты заключена между установленными в ней дополнительной внутренней перегородкой 10 и периферийной перегородкой 15. Перегородки 10 и 15 выполнены из неметаллических композиционных материалов, включающих длинноволокнистый наполнитель и полимеризуемое связующее. Указанная часть 14 оболочки обода заполнена вкладышем 16 из упругого материала с относительно малой плотностью, например пенопластов или пенополиуретанов типов ПС-1, ПСБ, ПУ-3, ППУ-308, ФК-20. Плотность материала может быть в интервале 0,05-0,15 г/см³. Периферийная перегородка 15 включает в себя внешний слой 17 из ткани, формирующий гнездо под надувную камеру велосипедного колеса, и жгуты 18. Жгуты 18 длинноволокнистого наполнителя проложены под боковыми участками внешнего слоя 17.A part 14 of the rim shell cavity in the region of the greatest building height is enclosed between the additional internal partition 10 and the peripheral partition 15 installed therein. The partitions 10 and 15 are made of non-metallic composite materials including a long-fiber filler and a polymerizable binder. The specified part 14 of the rim shell is filled with a liner 16 of elastic material with a relatively low density, for example, foams or polyurethanes of the types PS-1, PSB, PU-3, PPU-308, FK-20. The density of the material may be in the range of 0.05-0.15 g / cm ³ . The peripheral partition 15 includes an outer layer 17 of fabric, forming a nest under the inflatable chamber of the bicycle wheel, and bundles 18. The bundles 18 of long-fiber filler are laid under the side sections of the outer layer 17.

Каждая спица 2 выполнена криволинейной в плоскости вращения колеса. При этом кромка 19 носового 7 и кромка 20 хвостового 8 обтекателей имеют соответственно выпуклую и вогнутую форму. Кромка 19 на участке начала сопряжения носового обтекателя 7 с кромкой 20 хвостового обтекателя соседней спицы расположена приблизительно по касательной к ступице 1. На участке же начала сопряжения кромки 19 с ободом, она расположена под острым углом к перпендикуляру к оси колеса. Each spoke 2 is made curved in the plane of rotation of the wheel. The edge 19 of the bow 7 and the edge 20 of the tail 8 fairings are respectively convex and concave in shape. The edge 19 in the area where the nose fairing 7 starts to mate with the edge 20 of the tail fairing of the adjacent spoke is located approximately tangent to the hub 1. In the region where the edge 19 starts to be joined with the rim, it is located at an acute angle to the perpendicular to the wheel axis.

Каждая спица 2 выполнена с переменной шириной, увеличивающейся в направлении от ступицы к ободу. Соответственно увеличивается и расстояние между внутренними перегородками 11 и 12 и между кромками 19 и 20. Each spoke 2 is made with a variable width, increasing in the direction from the hub to the rim. Accordingly, the distance between the inner partitions 11 and 12 and between the edges 19 and 20 also increases.

Часть 21 полости оболочки 4 и части 22, 23 полости оболочки 6 на участках соответствующих концевых обтекателей до внутренних перегородок 9, 11, 12 также заполнены упругим материалом с относительно малой плотностью. Part 21 of the cavity of the shell 4 and part 22, 23 of the cavity of the shell 6 in the sections of the respective end fairings to the internal partitions 9, 11, 12 are also filled with elastic material with a relatively low density.

Длинноволокнистый наполнитель композиционного материала как оболочки 4, так и оболочки 6 в описываемых примерах реализации изобретения выполнен из однонаправленной ленты из указанных в данном описании материалов и ориентированных под определенными углами в плоскости армирования силового элемента колеса. Внутренние перегородки оболочек и их наружние части армированы непрерывной лентой, образующей замкнутый контур. В описываемом примере реализации изобретения в оболочке 6 (фиг. 5 и 6) композиционный материал перегородки 11 и подобной ей перегородки 12 включает в себя следующие армирующие слои длинноволокнистого наполнителя:
тканевый слой 24, имеющий в сечении форму, подобную швеллеру;
ленточный слой 25;
ленточные слои 26 и 27.The long-fiber filler of the composite material of both the casing 4 and the casing 6 in the described embodiments of the invention is made of a unidirectional tape from the materials specified in this description and oriented at certain angles in the plane of reinforcement of the power element of the wheel. The inner partitions of the shells and their outer parts are reinforced with a continuous tape forming a closed loop. In the described embodiment of the invention in the shell 6 (Fig. 5 and 6), the composite material of the partition 11 and a similar partition 12 includes the following reinforcing layers of a long-fiber filler:
a fabric layer 24 having a cross-sectional shape similar to a channel;
tape layer 25;
tape layers 26 and 27.

В той же оболочке 6 композиционный материал ее наружных частей на участке между перегородками 11 и 12 включает в себя следующие армирующие слои длинноволокнистого наполнителя:
тканевый слой 28, являющийся частью тканевой накладки, расположенной поверх других слоев наполнителя и содержащей участки, наложенные на обод, спицы и ступицу;
ленточный слой 29;
ленточные слои 30 и 31, в которых волокна являются продолжением волокон слоев 26 и 27 соответственно.In the same shell 6, the composite material of its outer parts in the area between the partitions 11 and 12 includes the following reinforcing layers of long-fiber filler:
fabric layer 28, which is part of a fabric overlay located on top of other filler layers and containing sections superimposed on the rim, knitting needles and hub;
tape layer 29;
tape layers 30 and 31, in which the fibers are an extension of the fibers of the layers 26 and 27, respectively.

Слои 26 и 30 являются перекрестно-армированными по отношению к слоям 27 и 31 соответственно. Layers 26 and 30 are cross-reinforced with respect to layers 27 and 31, respectively.

В той же оболочке 6 композиционный материал обтекателя 7 и подобный ему композиционный материал обтекателя 8 армирован только тканевым слоем 28, наложенным на вкладыш 32 из упругого материала малой плотности. In the same sheath 6, the composite material of the fairing 7 and the similar composite material of the fairing 8 is reinforced only with a fabric layer 28 superimposed on an insert 32 of a low-density elastic material.

Таким образом, обтекатели 7 и 8 сформированы частями тканевых накладок, образующими слои 28 длинноволокнистого наполнителя композиционного материала оболочки 6, наложенными на вкладыши 32 и 33 соответственно из упругого материала малой плотности. Thus, the fairings 7 and 8 are formed by parts of fabric pads that form layers 28 of the long-fiber filler of the composite material of the sheath 6, superimposed on the liners 32 and 33, respectively, of low-density elastic material.

Аналогично сформирован обтекатель 5 оболочки 4. В нем те же тканевые накладки наложены на вкладыш 34 из упругого материала малой плотности. Отлична лишь форма одного тканевого слоя в композиционном материале внутренней перегородки 9. Этот слой не имеет швеллерообразующих полок ввиду особенностей нагружения обода. Similarly formed cowl 5 of the shell 4. In it the same fabric pads are superimposed on the liner 34 of an elastic material of low density. Only the shape of one fabric layer in the composite material of the internal partition 9 is excellent. This layer does not have channel-forming shelves due to the peculiarities of the rim loading.

В описываемом примере реализации изобретения в оболочке 4 (Фиг. 2 и 4) аналогично тому, как это сделано в оболочке 6, композиционные материалы наружных частей оболочки, заключенных между внутренними перегородками 9 и 10, содержат два ленточных слоя армирующих волокон. В каждом из этих слоев 35, 36 армирующие волокна являются продолжением волокон соответствующих слоев композиционных материалов перегородок 9 и 10. In the described embodiment of the invention in the sheath 4 (Fig. 2 and 4), similarly to how it is done in the sheath 6, the composite materials of the outer parts of the sheath enclosed between the inner partitions 9 and 10 contain two tape layers of reinforcing fibers. In each of these layers 35, 36, the reinforcing fibers are a continuation of the fibers of the respective layers of the composite materials of the partitions 9 and 10.

Аналогично выполнена часть 14 оболочки 4 (Фиг. 2, 3, 4). Композиционные материалы наружных частей оболочки 4, заключенные между перегородками 10 и 15, содержат два ленточных слоя армирующих волокон. В каждом из этих слоев 37, 38 армирующие волокна являются продолжением волокон соответствующих слоев композиционных материалов перегородок 10 и 15. Слои 35 и 36, 37 и 38, 44 и 45, 39 и 40 также являются перекрестно-армированными по отношению друг к другу. Similarly made part 14 of the shell 4 (Fig. 2, 3, 4). Composite materials of the outer parts of the sheath 4, enclosed between the partitions 10 and 15, contain two tape layers of reinforcing fibers. In each of these layers 37, 38, the reinforcing fibers are a continuation of the fibers of the respective layers of composite materials of the partitions 10 and 15. Layers 35 and 36, 37 and 38, 44 and 45, 39 and 40 are also cross-reinforced with respect to each other.

Внутренняя перегородка 10 оболочки 6 выполнена из композиционного материала, в котором армирующий длинноволокнистый наполнитель включает в себя пять слоев:
волокна слоев 39 и 40 являются продолжением волокон слоев 35 и 36 соответственно;
волокна слоев 41 и 42 являются продолжением волокон слоев 37 и 38 соответственно;
между слоями 40 и 41 проложен продольно-армированный слой 43.The inner partition 10 of the shell 6 is made of composite material, in which the reinforcing long-fiber filler includes five layers:
the fibers of layers 39 and 40 are an extension of the fibers of layers 35 and 36, respectively;
the fibers of the layers 41 and 42 are a continuation of the fibers of the layers 37 and 38, respectively;
between the layers 40 and 41 laid longitudinally reinforced layer 43.

Периферийная перегородка 15 выполнена из композиционного материала, в котором армирующий длинноволокнистый наполнитель включает в себя кроме внешнего тканевого слоя 17 также ленточные слои 44 и 45. Волокна слоев 44 и 45 являются продолжением волокон слоев 37 и 38. The peripheral septum 15 is made of a composite material in which the reinforcing long-fiber filler includes, in addition to the outer fabric layer 17, also tape layers 44 and 45. The fibers of the layers 44 and 45 are an extension of the fibers of the layers 37 and 38.

Форма перегородок 10 и 15 кроме слоя 17 определяется формой вкладыша 16 из упругого материала малой плотности. The shape of the partitions 10 and 15, in addition to layer 17, is determined by the shape of the insert 16 made of low-density elastic material.

Профиль периферийной части обода 3 между его наружным радиусом, обозначенным на Фиг. 7 "R₀", и радиусом, обозначенным "R₀₁", где оболочка 4 имеет наибольшую строительную высоту "C₀", постоянен по всему периметру обода. В каждом радиальном сечении профиль этой части остается постоянным и образует тормозные площадки по боковым поверхностям обода.The profile of the peripheral part of the rim 3 between its outer radius indicated in FIG. 7 "R ₀ ", and with a radius designated "R ₀₁ ", where the sheath 4 has the highest building height "C ₀ ", is constant around the perimeter of the rim. In each radial section, the profile of this part remains constant and forms brake pads along the lateral surfaces of the rim.

Центр поверхностей с радиусами "R₀" и "R₀₁" расположен на оси колеса. Радиус "R_к" кромки 46 обтекателя 5 оболочки обода постоянен во всех сечениях, кроме мест 47 сопряжения обода со спицами. При этом центр окружности, по которой расположена кромка 46 в каждом из трех секторов обода 3, смещен относительно оси колеса на эксцентриситет "E₀" симметрично спицам, формирующим этот сектор обода. Поверхности обода 3 на участках, удаленных от оси колеса на расстояния в интервале значений от (R₀₁) до (R_k-E₀) в каждом радиальном сечении, кроме мест сопряжения обода со спицами, имеют форму окружности с радиусом "R_п.o". Величина этого радиуса максимальна в среднем относительно спиц сечения обода и минимальна в сечении начала сопряжения обода со спицей. Центр окружности радиусом "R_п.o" в каждом радиальном сечении обода расположен на линии, расстояние которой от оси колеса в этом радиальном сечении равно R₀₁.The center of the surfaces with radii "R ₀ " and "R ₀₁ " is located on the axis of the wheel. The radius "R _to " the edge 46 of the fairing 5 of the rim shell is constant in all sections, except for places 47 of the pairing of the rim with spokes. In this case, the center of the circle along which the edge 46 is located in each of the three sectors of the rim 3 is offset relative to the axis of the wheel by the eccentricity "E ₀ " symmetrically to the spokes forming this sector of the rim. The surface of the rim 3 in areas remote from the wheel axis at distances in the range of values from (R ₀₁ ) to (R _k -E ₀ ) in each radial section, except for the mating places of the rim and spokes, have a circle shape with a radius of "R _{p. O} " The value of this radius is maximum on average relative to the spokes of the cross section of the rim and minimum in the cross section of the beginning of pairing of the rim with the spoke. The center of the circle with a radius of "R _p . _O " in each radial section of the rim is located on a line whose distance from the axis of the wheel in this radial section is equal to R ₀₁ .

Каждая из спиц 2 выполнена с постоянной в радиальном направлении максимальной строительной высотой "C_c". Кромка 19 носового и кромка 20 хвостового обтекателей спицы имеют форму окружностей с радиусами "R_н" и "R_x". Внутренние 11 и 12 перегородки имеют форму круговых цилиндрических поверхностей с радиусами "R_c1" и "R_c2". Как показано на фиг. 8, центры и оси этих окружностей и цилиндров расположены в плоскости диаметрального сечения колеса и на линии пересечения с перпендикулярной ей плоскостью симметрии спицы. При этом эти центры и оси расположены на разных расстояниях от оси колеса таким образом, что разности (R_н-R_x) и (R_c1-R_c2) возрастают от оси колеса к ободу.Each of the spokes 2 is made with a constant radial maximum construction height "C _c ". The nose edge 19 and the edge 20 of the tail fairings of the knitting needles are in the form of circles with radii "R _n " and "R _x ". The inner 11 and 12 partitions are in the form of circular cylindrical surfaces with radii "R _c1 " and "R _c2 ". As shown in FIG. 8, the centers and axes of these circles and cylinders are located in the plane of the diametrical section of the wheel and on the line of intersection with the spoke symmetry plane perpendicular to it. Moreover, these centers and axes are located at different distances from the axis of the wheel so that the differences (R _n -R _x ) and (R _c1 -R _c2 ) increase from the axis of the wheel to the rim.

Поверхность каждой спицы на участке от кромки 19 до места наибольшей строительной высоты эллиптическая. Этот участок составляет приблизительно 30% длины хорды спицы в ее поперечном сечении. The surface of each knitting needle in the area from the edge 19 to the place of greatest building height is elliptical. This portion is approximately 30% of the length of the chord of the spoke in its cross section.

Поверхности каждой спицы на участке от места наибольшей строительной высоты до кромки 20 имеют форму окружности с радиусом "R_п.c". Величина этого радиуса максимальна на участке начала сопряжения спицы с ободом и минимальна на участке сопряжения спиц около ступицы колеса. Центр окружности радиусом "R_п.c" расположен на линии, перпендикулярной плоскости кромок 19 и 20 в месте наибольшей строительной высоты соответствующего поперечного сечения спицы.The surfaces of each knitting needle on the site from the place of greatest construction height to the edge 20 have the shape of a circle with a radius of "R _p . _C ". The value of this radius is maximum in the area where the spokes begin to mate with the rim and minimum in the area where the spokes mate near the wheel hub. The center of the circle with a radius of "R _p . _C " is located on a line perpendicular to the plane of the edges 19 and 20 in the place of the greatest construction height of the corresponding cross section of the spoke.

Формирование оболочек возможно с помощью специальных оправок, подлежащих в дальнейшем удалению. Предпочтительно, чтобы при полимеризации связующих композиционных материалов армирующие слои длинноволокнистого наполнителя были бы плотно прижаты друг к другу. Для этого можно использовать различные известные средства. Например, внешнее сжатие оболочек со стороны тканевых накладок 28. The formation of shells is possible with the help of special mandrels, which are subject to further removal. Preferably, during the polymerization of the binder composite materials, the reinforcing layers of the long-fiber filler are tightly pressed against each other. To do this, you can use various known means. For example, the external compression of the shells from the side of the fabric pads 28.

Приведенные примеры реализации изобретения не ограничивают возможности его реализации в ином сочетании признаков приведенной далее формулы изобретения и их эквивалентов, очевидных для специалистов. The examples of implementation of the invention do not limit the possibility of its implementation in another combination of features of the following claims and their equivalents that are obvious to specialists.

Claims

1. A vehicle wheel comprising a hub, several spokes and a rim, the shells of which are made of one or various composite materials, including a long-fiber filler and a polymerized binder, while the shell of the rim or each of the spokes has at least a partially symmetrical aerodynamic profile located so that in each radial section of the rim, except for its mating points with the spokes, the edge of the profile faces the hub, and in the cross section of the middle part of the sheath of the spokes between the rim and the stupas with the plane including the normals to the outer surface of the spokes in this section, the nose and tail edges of the profile are facing adjacent spokes, characterized in that the shell of the rim or each of the spokes is made with internal partitions in front of the corresponding edges of the profiles, and the inner partition is made of composite material in which the long-fiber filler is at least partially a continuation of the long-fiber filler of the composite material of the outer parts of the shell connected s with an internal partition, and the binder of the composite material of the partition is polymerized together with the binder of the composite material of the indicated outer parts of the shell with the formation of a closed integral power circuit.

2. The wheel according to claim 1, characterized in that the cavity of the shell from the edge of the profile to the inner partition is filled with elastic material with a relatively low density.

3. The wheel according to claim 1, characterized in that the filler of the composite material of the shell at the site of connection of its outer parts and the inner partition is made of a continuous tape.

4. The wheel according to claim 1, characterized in that the filler of the composite material of the shell of the rim at the site of its inner partition and the filler of the composite material of the shell of the spoke at the site of its inner partition are at least partially a continuation of each other at the junctions of this spoke with the shell, and binders of the same composite materials are polymerized together with the formation by shells of an integral power circuit.

5. The wheel according to claim 3, characterized in that the composite materials of the shells of the rim and spokes include two external fabric pads located on top of the filler included in the outer parts of the shells and their internal partitions, each of the fabric pads include sections, superimposed on the rim, knitting needles and hub, and the binder of the composite material at the junction of the fabric plates with the tape filler of the shells is polymerized together with the binder of the composite materials of the shell of the rim, knitting needles and the hub.

6. The wheel according to claim 1, characterized in that the rim shell is made with a variable radial size, increasing from the place where the rim begins to mate with the spoke to the area between the spokes and, correspondingly, increasing the distance between the inner partition of the rim shell and the place with the largest building height of the shell.

7. The wheel according to claim 1, characterized in that a part of the rim shell in the region of greatest building height is enclosed between the additional internal and peripheral partitions made of composite material installed in it and filled with elastic material with a relatively low density, while the peripheral partition includes an external a layer forming a nest for an inflatable chamber of a bicycle wheel, and bundles of long-fiber filler, laid under the side sections of the outer layer.

8. The wheel according to claim 1, characterized in that each spoke is curved in a plane perpendicular to the axis of the wheel, while the nose and tail relative to the direction of movement of the spoke edges of the symmetrical aerodynamic profile are respectively convex and concave, and the nose edge of the profile at the start its mating with the tail edge of the adjacent spokes is approximately tangent to the hub, and in the area where the mating with the rim starts, the same edge is located at an acute angle to the perpendicular to the and wheels.

9. The wheel of claim 8, characterized in that each spoke is made with a variable width, increasing in the direction from the hub to the rim, and correspondingly increasing the distance between the inner walls of the shell from the side of the nose and tail edges.

10. Wheel according to claim 8, characterized in that the filler of the composite material of the shell of the hub is at least partially a continuation of the filler of the composite material of the shell of each of the spokes at the junction of its outer parts with the internal partitions, and the binder of the composite materials of the shells of the spokes and the hub is polymerized together .