UA58360A

UA58360A - Дискове велосипедне колесо

Info

Publication number: UA58360A
Application number: UA2002129662A
Authority: UA
Inventors: Олександр Геннадійович Дібір; Александр Геннадиевич Дибир
Original assignee: Національний Аерокосмічний Університет Ім. М.Є. Жуковського "Харківський Авіаційний Інститут"; Национальный Аэрокосмический Университет Им. Н.Е. Жуковского "Харьковский Авиационный Институт"
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2003-07-15

Abstract

Дискове велосипедне колесо містить шарнірно встановлену на осі втулку, несучий шину обід та з'єднуючі втулку і обід і жорстко зв'язуючі їх навантажені на розтягнення бокові проміжні елементи з синтетичної смоли, зміцненої орієнтованими переважно радіально волокнами. Бокові проміжні елементи додатково по всій своїй площі мають принаймні один тканий шар, причому товщина цих елементів у місці з'єднання з ободом постійна.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до велобудування, та може використовуватися у 2 трекових і шосейних спортивних велосипедах.

Відомі колеса для трекових і шосейних спортивних велосипедів, які складаються з шарнірно установленої на осі втулки, що жорстко зв'язана з боковими проміжними елементами, які виготовлені з синтетичної смоли, що армована волокнами, та несуть обід з шиною. Причому, ці волокна мають орієнтацію відмінну від радіальної (Ас. СРСР Мо1759656; МКП Вб6О83/08; 5/02, надрук. 07.09.1992, Б.В. Мо33; Патент України Мо13974; МКП 70 Вввов3/08; 5/02, надрук. 25.04.97, Бюл. Мог).

Застосування у цих колесах бокових проміжних елементів з волокнами, яки мають вказану орієнтацію, дозволяє збутися утворення гофрування на згаданих елементах у процесі виготовлення їх під час проведення розтягання, що необхідно заради забезпечення їх стійкості під час експлуатації шляхом створення поля внутрішніх зусиль розтягання, але одночасно приводить до збільшення їх маси внаслідок неповного 72 використання міцностних властивостей волокон.

Найбільш близьким до заявленого за сукупністю ознак і досягнутому результату виявляється дискове велосипедне колесо, що відомо з опису винаходу до заявки ФРН МоО5З3531541 від 20.03.86бр., кл. МКП ВбОВЗ/О8, 8В29031/00. Наведене у ньому колесо містить шарнірно установлену на осі втулку, несучий шину обід та з'єднуючі втулку і обід та жорстко зв'язуючи їх, навантажені на розтягання бокові проміжні елементи з синтетичної смоли, яка зміцнена орієнтованими переважно радіальне волокнами.

Недолік колеса цієї конструкції полягає з наступному.

Переважно радіальна орієнтація волокон у бокових проміжних елементах при виконані їх суцільними з усій їх площі веде до утворення на них гофрів у процесі виготовлення під час проведення розтягання, яке забезпечує їх стійкість під час експлуатації шляхом створення поля внутрішніх зусиль розтягання. Джерелом гофрів є 22 тангенціальні зусилля стискання, яки виникають під час радіального розтягання бокових проміжних елементів, « котрі з'єднують втулку та обід. Заради усунення гофрів потрібно збільшення товщини бокових проміжних елементів понад значень, яки визначені умовами міцності, що веде до збільшення маси.

Переважно радіальна орієнтація волокон у бокових проміжних елементах при виказанні їх дискретними по площі зумовлює необхідність застосування обода складної конструкції, яка забезпечує сталість товщини ободу о після з'єднання з ним бокових проміжних елементів, і спеціальних поверхневих плівок (кожухів), закриваючих Ге) зовнішню поверхню бокових проміжних елементів, внаслідок чого збільшується маса.

Недоліком наведеної конструкції є також низька довговічність бокових проміжних елементів, яка зумовлена о низьким опором їх матеріалу впливам зусиль, при котрих волокна працюють під навантаженнями з напрямом, Ге) відмінним від орієнтації волокон, наприклад таким, як випадкові удари у напряму, що є перпендикулярним до волокон. о

В основу винаходу поставлена технічна задача удосконалення дискового велосипедного колеса, у якому за рахунок змінювання конструкції бокових проміжних елементів забезпечується зниження маси і підвищення довговічності колеса. «

Поставлена задача розв'язується тим, що у дисковому велосипедному колесі, яке містить шарнірно З 50 встановлену на осі втулку, несучий шину обід та з'єднуючі втулку і обід та жорстко зв'язуючи їх, навантажені с на розтягнення бокові проміжні елементи з синтетичної смоли, зміцненої орієнтованими переважно радіальне

Із» волокнами, згідно з винаходом, бокові проміжні елементи додатково по всій своїй площі мають принаймні один тканий шар, причому товщина цих елементів у місці з єднання з ободом постійна.

Наявність в бокових проміжних елементах принаймні одного тканого шару дозволяє, застосовуючи радіальну орієнтацію волокон , яка виключає гофрування, у бокових проміжних елементах при їх дискретному розподілі по і-й площі, утворити колесо з суцільною зовнішньою поверхнею без використання спеціальних поверхневих плівок

Ге | (кожухів), які закривають зовнішню поверхню бокових проміжних елементів, але не є силовими. Тканий шар, сприймаючи частину навантаження і/або перерозподіляючи її між радіальне орієнтованими волокнами, дозволяє о зменшити кількість останніх, що веде до зниження маси. б 20 Крім того, наявність в бокових проміжних елементах принаймні одного тканого шару дозволяє захистити радіальні волокна від дії навантажень з напрямом відмінним від орієнтації волокон, наприклад таким, як с випадкові удари у напряму, що є перпендикулярним до волокон. Цим навантаженням опір волокон низький.

Одночасно тканий шар, підкріпляючи радіальне орієнтовані волокна і перерозподіляючи у них навантаження, яки виникають під час експлуатації колеса, знижує небезпеку виникнення тріщин від втомленості матеріалу та 29 розшарувань. Результатом цього є підвищення довговічності бокових проміжних елементів та, як наслідок, в. колеса.

Сталість товщини бокових проміжних елементів у місці з'єднання з ободом дозволяє застосувати обід, що має просту конструкцію і меншу масу. Це також знижує масу колеса.

Технічна сутність дискового велосипедного колеса, що пропонується, пояснюється наступними кресленнями: бо фіг.1 - загальний вигляд колеса; фіг.2 - переріз А-А на фіг.1; фіг.3 - вигляд у плані варіанта виконання бокового проміжного елемента; фіг.4 - вигляд у плані варіанта виконання бокового проміжного елемента; фіг.5 - переріз Б-Б на фіг.3; бо фіг.6б - переріз В-В на фіг.4;

фіг.7 - розріз втулки колеса.

Дискове велосипедне колесо складається з шарнірно установленої на осі 1 втулки 2, несучого шину З обода 4 та з'єднуючих втулку 2 та обід 4, навантажених на розтягання бокових проміжних елементів 5. Останні виконані з синтетичної смоли, що зміцнена орієнтованими переважно радіально (зона б на фіг.З і 4 - не заштрихована) волокнами. Додатково бокові проміжні елементи 5 по всій своїй площі мають принаймні один тканий шар (зона 7 на фіг.З і 4 - заштрихована). Товщина бокових проміжних елементів 5 у мисці з'єднання з ободом 4 стала, що здійснено за рахунок додаткових шарів волокон (зона 8 на фіг.З і 4 - заштрихована з відмінним від зони 7 напрямом штрихування), укладених у проміжках поміж зонами 6. Втулка 2 має розташовані 7/0. У її кінцевих зонах ділянки різьб одного напряму та внутрішні фланці 9 і 10 та зовнішні фланці 11, котрі виконані знімними. Причому, зовнішні фланці 11 однакові та установлені по різьбі у кінцевих зонах втулки.

Один з внутрішніх фланців 9 також установлено по різьбі 12 аналогічного напряму, яка виконана на втулці 2.

Інший внутрішній фланець 10 установлено на циліндричну зовнішню поверхню 13 втулки, діаметр котрої менший, ніж у різьбі 12, та його буртик опирається у приступку на втулці 2. Втулка 2 установлена на осі 1 на /5 шарикопідшипниках та зв'язана боковими проміжними елементами 5 з ободом 4, на котрому розміщена шина 3.

Бокові проміжні елементи 5 установлені між внутрішніми 9, 10 та зовнішніми 11 фланцями і жорстко зв'язані з ними, наприклад склеєні. Бокові проміжні елементи 5 можливо виконати у вигляді обшивок-мембран, які сформовано з одного тканого шару 7 (з вугільних, органічних або скляних волокон), поверх котрого укладені волокна (вугільні, органічні або скляні) переважно радіальної орієнтації утворюючи у плані зони 6, та додаткових ділянок викладань аналогічних волокон у зонах 8, з насичуванням усіх волокон 6, 7 та 8 полімерним зв'язуючим, яке затверджується, наприклад епоксидним. Бокові проміжні елементи 5 розтягнути у радіальному напряму. По периферії бокові проміжні елементи 5 жорстко зв'язані, наприклад, склеєні, з боковими поверхнями обода 4.

Збирання дискового велосипедного колеса конструкції, що пропонується роблять таким чином.

Бокові проміжні елементи 5 жорстко зв'язують з внутрішніми фланцями 9 та 10 і потім жорстко зв'язують з ободом 4. Після цього втулку 2 угвинчують у внутрішній фланець 9 з установленням по фланцю 10 циліндричною « зовнішньою поверхнею 13 до упору буртика фланця 10 у приступку на втулці 2 У результаті бокові проміжні елементи 5 розтягаються у радіальному напряму, надаючи колесу необхідну жорсткість. Після розтягання на втулку 2 нагвинчують зовнішні фланці 11 і жорстко зв'язують останні з боковими проміжними елементами 5. о зо Такім чином, фіксація внутрішніх фланців 9 та 10 на втулці 2 забезпечується жорстким зв'язком з внутрішніми фланцями 11 через бокові проміжні елементи 5. ісе)

Отже, щодо прототипу дискове велосипедне колесо, що пропонується, має мешу масу і підвищену со довговічність за рахунок змінювання конструкції бокових проміжних елементів.

Конкретний приклад реалізації пристрою. со

Реалізується велосипедне колесо у різних варіантах: переднє та заднє для трекових велосипедів і заднє для ю шосейних велосипедів. При цьому, відповідно, втулка мала різну довжину (83, 76 та 98,5 мм). На частці втулці, що має максимальний діаметр, виконувалась різьба МЗ35Х!1 и М38Х1 для, відповідно, переднього та заднього коліс, котра призначена для установлення одного з внутрішніх фланців. Поверхня втулки, що призначена для іншого внутрішнього фланця, мала діаметр ЗО та ЗОмм для відповідно переднього і заднього коліс. Кінцеві « ділянки втулки мали однакові різьби одного напряму МЗОХ! и М35х (М35Х24Е) для установлення зовнішніх з с фланців відповідно для переднього і заднього коліс. Втулка виготовлювалась порожньою.

Усі фланці мали максимальний діаметр рівний 75...80мм. ;» Фланці та втулка виготовлені механічною обробкою з алюмінієвого сплаву Д16ЄТ.

Обід мав замкнутий поперечний переріз і його виготовлено з алюмінієвого сплаву Д1 за допомогою обробки

ТИСКОМ. с Бокові проміжні елементи виконані у вигляді обшивок-мембран, які сформовані з шару тканини СВМ (ТУ17-ВИАМ ПХВ-350-88 арт.56313) та орієнтованих переважно радіально 16 одношарових смуг вуглестрічці со ЛУ-П (ГОСТ 28006-88, ТУО6-06-Х81-80), а також додаткових одношарових смуг аналогічної вуглестрічці по 2) периферії елементів, котрі насичені полімерним епоксидним зв'язуючим ЕДТ-69Н, яке затверджується. Причому, 15 смуг вуглестрічці викладені парами рівнобіжно 8 діаметрам, яки рівномірно порозподілено у коловому

Ме. напрямі, і кожна пара смуг є дотична до кола центрального отвору бокового проміжного елементу, а додаткові о одношарові смуги по периферії розташовані у проміжках між зазначеними 16 смугами з широчиною у коловому напрямі бокового проміжного елементу ревної широчині ободу. Формоутворення обшивок-мембран виконано автоклавним методом. 5Б Збирання дискового велосипедного колеса здійснено таким чином.

Плоскі обшивки-мембрани, між якими уміщені внутрішні фланці, приклеювалися до бокових поверхонь ободу

Р клеєм ВК-27. Після чого на зовнішню поверхню внутрішніх фланців та на прилягаючу до них внутрішню поверхню обшивок-мембран був нанесений клей ВК-27. Далі втулка була угвинчена у внутрішній фланець, який має різьбу, з установленням іншого внутрішнього фланця, який має циліндричну зовнішню поверхню, по відповідній поверхні бо втулки до упору буртику останнього фланця на втулку. При цьому обшивки-мембрани розтягувались у радіальному напрямі і колесо набувало необхідну жорсткість. Після закінчення розтягування обшивок-мембран на втулку нагвинчувались зовнішні фланці, на внутрішні поверхні котрих та на прилягаючу до них зовнішню поверхню обшивок-мембран був нанесений клей ВК-27, та було здійснено склеювання. Після чого в усередину втулки на шарикопідшипниках установлюють вісь та на обід одягають шину-однотрубку. 65 Дискове велосипедне колесо, що пропонується, має масу на 10...15906 менш ніж відомі колеса.

Експлуатація відзначених варіантів реалізації конструкції велосипедного колеса підтвердила його більшу довговічність порівняно з відомими колесами.

Claims

Формула винаходу Дискове велосипедне колесо, що містить шарнірно встановлену на осі втулку, несучий шину обід та з'єднуючі втулку і обід і жорстко зв'язуючі їх навантажені на розтягнення бокові проміжні елементи з синтетичної смоли, зміцненої орієнтованими переважно радіально волокнами, яке відрізняється тим, що бокові 70 проміжні елементи додатково по всій своїй площі мають принаймні один тканий шар, причому товщина цих елементів у місці з'єднання з ободом постійна. « «в) Зо Те) (зе) (ее) І в)

- . и? 1 (ее) (95) (о) (42) 60 б5