Дискове велосипедне колесо

Изобретение относится к машиностроению, в частности к велостроению, и может быть использовано в спортивных велосипедах. Известны колеса для спортивных велосипедов, состоящие из втулки, которая может вращаться на оси, обода, несущего шин у, и нагруженных на растяжение элементов, соединяющих втулк у с ободом и изготовленных из синтетической смолы, которая усиливается радиальными волокнами [Заявка ФРГ №OS 3531541, кл. В 60 В 3/08; В 29 D 31 /00, опубл. - 20.03.86; Заявка Франции №2570027, кл. В 60 В 5/00, В 29 С 67/12, 65/48, 65/56; В 29 К 105:08; В 29 L 31:32, опубл.-14.03.86]. Применение в данных конструкциях радиальной ориентации арматуры в элементах, соединяющих втулку с ободом, приводит к образованию гофров упомянутых элементов при проведении в процессе изготовления растяжки, обеспечивающей их устойчивость при эксплуатации путем создания поля растягивающих внутренних усилий. Наличие упомянутых го фров ухудшает аэродинамические характеристики рассматриваемых велосипедных колес. Образование гофров обусловлено тем, что при радиальной растяжке элементов, соединяющих втулку с ободом, возникают тангенциальные сжимающие усилия, компенсация которых требуе т увеличения толщины этих элементов сверх значений, определяемых условиями прочности. Вследствие этого недостатком таких колес является нерациональная структура элементов, соединяющих втулку с ободом (обшивок), и определяемая данным фактором повышенная масса. Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемым результатам к заявляемому техническому решению является дисковое велосипедное колесо, содержащее шарнирно установленную на оси ступицу, выполненную в виде. втулки с расположенными в ее концевых зонах участками резьбы для взаимодействия с внешними съемными фланцами, две выполненные из размещенных в синтетической смоле армирующи х волокон и находящиеся под натяжением обшивки-мембраны, несущие обод со смонтированной резиновой шиной и жесткосвязанные по обеим сторонам колеса с боковыми поверхностями обода и внешними съемными фланцами и дополнительными внутренними съемными фланцами; причем каждый указанный концевой участок имеет участки резьбы противоположного направления и сопряжен с зоной втулки, на которой выполнена резьба противоположного его резьбе направления, а дополнительные внутренние съемные фланцы зацеплены с указанными зонами втулки [авт.св. СССР №1759656, кл. В 60 В 3/08, 5/02]. Отличительной особенностью прототипа является обеспечение создания растягивающих усилий в обшивках-мембранах перемещением дополнительных внутренних (разжимных) фланцев втулки при вращении последней. Наличие данных растягивающих усилий придает необходимую жесткость колесу. Недостатком данной конструкции является ограниченная универсальность применения. Поскольку создание растягивающих усилий в обшивках-мембранах достигается за счет разведения их в месте крепления на ступице на определенное расстояние, обеспечивающее их натяжение, т.е. увеличением поперечного габаритного размера, то это приводит к сложности или невозможности применения данного колеса в велосипедах, которые имеют задние колеса с монтируемым на ступице набором шестерен, так как рассматриваемая конструкция вследствие требуемого из условий жесткости колеса "разноса" обшивокмембран у ступице не позволяет обеспечить необходимый размер участка ступицы для установки набора шестерен без существенного увеличения толщины обшивок-мембран, а, следовательно, и массы колеса, например при уменьшении "разноса" обшивок-мембран в пять раз толщина их материала, а, следовательно, и масса, при одинаковом уровне создаваемых в ни х для придания жесткости колесу растягивающих напряжениях должна увеличиться более чем в двадцать раз. Другим следствием отмеченного выше является сложность или невозможность применения одинаковых мембран в колесах, используемых в различных видах соревнований, другими словами, затрудняет унификацию комплектующих деталей для колес различного назначения. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования дискового велосипедного колеса путем применения третьей дополнительной обшивки-мембраны, являющейся дополнительным жесткостным элементом, позволяющим уменьшить поперечный габаритный размер, что позволяет повысить универсальность применения дискового велосипедного колеса, уменьшив поперечный габаритный размер, без существенного увеличения его массы и снизить трудоемкости его изготовления. Указанная задача решается тем. что в дисковое велосипедное колесо, содержащее шарнирно установленную на оси ступицу, выполненную в виде втулки с расположенными в ее концевых зонах участками резьбы для взаимодействия с внешними съемными фланцами, две выполненные из размещенных в синтетической смоле армирующих волокон и находящиеся под натяжением обшивки-мембраны, несущие обод со смонтированной резиновой шиной и жесткосвязанные по обеим сторонам колеса с боковыми поверхностями обода и внешними съемными фланцами и дополнительными внутренними съемными фланцами, согласно изобретению, имеет третью дополнительную обшивку-мембрану, жесткосвязанную с боковой поверхностью обода на одной стороне колеса и с внешним съемным и дополнительным внутренним съемным фланцами на противоположной. Установка третьей дополнительной обшивки-мембраны, связывающей обод и ступицу, позволяет уменьшить поперечный габаритный размер колеса без существенного увеличения его массы. Это обусловлено тем, что дополнительная обшивка-мембрана, соединяющая боковую поверхность обода на одной стороне колеса и с внешним съемным и дополнительным внутренним съемным фланцами, установленными на ступице, на противоположной, и формирует соответственно отличную от известной схему связи обода со ступицей, позволяющую после растяжки и жесткого соединения всех трех обшивок-мембран с ободом и ступицей получить такой "разнос" обшивок-мембран на ступице, при котором обеспечивается, требуемая жесткость колеса и, одновременно, уменьшение поперечного габаритного размера колеса, а, следовательно, возможность установки набора шестерен, причем при применении в конструкции обшивокмембран с обычной для передних дисковых велосипедных колес толщиной, т.е. без значительного увеличения массы. Таким образом, применение в конструкции дискового велосипедного колеса третьей дополнительной обшивки-мембраны повышает степень универсальности его применения. Отметим, что для формирования описанного выше несимметричного относительно центральной плоскости колеса "разноса" применялись три одинаковые обшивки-мембраны, которые могут быть использованы в различных вариантах воплощения дисковых велосипедных колес, что способствует унификации комплектующи х деталей и, следовательно, снижает трудоемкость их изготовления. На фиг, 1 изображено дисковое велосипедное колесо; общий вид; на фиг. 2 - разрез ступицы дискового велосипедного колеса; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг, 1. Дисковое велосипедное колесо состоит из ступицы 1, выполненной в виде втулки 2 с расположенными в ее концевых зонах участками резьбы противоположного направления. На втулке установлены дополнительные внутренние фланцы 3 и внешние фланцы 4, которые выполнены съемными и имеют резьбу противоположного направления. Ступица 1 установлена на оси 5 на шариковых подшипниках и связана обшивками-мембранами 6,7 и & с ободом 9, на котором смонтирована резиновая шина Ш. В зазоре между внутренним 3 и внешним 4 фланцами с одной стороны колеса установлены обшивки-мембраны 6 и 7, причем на этой стороне колеса боковая поверхность обода жестко связана с обшивкой-мембраной 6, а в аналогичном зазоре с другой его стороны помещена обшивка-мембрана 8, причем на данной стороне колеса боковая поверхность обода жестко связана с обшивками-мембранами 7 и 8. Обшивки-мембраны 6, 7 и 8 сформированы из слоев армирующего наполнителя (углеродной ленты, органической или стеклянной ткани) в отвержденном полимерном связующем, например эпоксидном, со схемой укладки наполнителя, обеспечивающей величину коэффициента Пуассона свыше 0,8 и растянуты в радиальном направлении. Сборку колеса предлагаемой конструкции производят следующим образом. Плоские обшивки-мембраны 6 и 7 приклеиваются к боковым поверхностям обода 9. После осуществления этой склейки внутренние фланцы 3 навинчивают на втулку 2 до положения, при котором наружные поверхности внутренних фланцев 3 будут лежать в одной плоскости с соответствующими боковым поверхностям 9, и помещают втулку между склеенной с ободом 9 обшивкой-мембраной 7 и обшивкоймембраной 8. Затем последнюю по периферии приклеивают к поверхности обшивки-мембраны 7, склеенной с ободом 9. После склейки обшивок-мембран 6, 7 и 8 на наружную поверхность внутренних фланцев 3 и прилегающие к ним поверхности: внутреннюю обшивок-мембран 6, 7 и 8 и внешнюю обшивки-мембраны 7 наносят жидкий синтетический клей. Удерживая от поворота внутренние фланцы 3, вращают втулку 2, обеспечивая взаимное расхождение фланцев 3 к торцам втулки 2 до достижения сопрягаемой со ступицей 1 частью внешней поверхности обшивки-мембраны 6 требуемого положения по длине оси 5 ступицы !. После чего продолжают вращать втулку 2, удерживая от поворота только один внутренний фланец 3, сопряженный с обшивкой-мембраной 8 и обеспечивая перемещение этого фланца до достижения требуемого положения по длине оси 5 ступицы 1. По завершению растяжки обшивок-мембран 6, 7 и 8 на втулку 2 навинчивают внешние фланцы 4, имеющие направление резьбы, противоположное направлению резьбы соответствующи х им внутренних фланцев 3, и приклеивают их к обшивкам-мембранам 6 и 8. Таким образом, фиксация внутренних фланцев 3 на втулке 2 обеспечивается" за счет их склейки с наружными фланцами 4 через обшивкимембраны 6· 7 и 8. Должно быть понятно, что конструкция ступицы может быть иной и, соответственно, процесс сборки колеса может быть также иным и что расхождение обшивок-мембран на ступице по обеим сторонам колесе может быть одинаковым. Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое дисковое велосипедное колесо имеет повышенную универсальность применения и более низкую трудоемкость изготовления вследствие применения третьей дополнительной обшивки-мембраны. Конкретный пример реализации устройства. Реализовано дисковое велосипедное колесо в варианте использования в качестве заднего для шоссейных велосипедов. При этом втулка имела посадочное место для установки кассеты с набором шестерен. (3 концевых зонах втулки располагались участки резьбы противоположного направления для установки съемных внешних фланцев и посадочные места для установки шариковых подшипников. На сопряженных с этими концевыми зонами участках втулки также выполнялась резьба с противоположными сопрягаемому направлением для установленных съемных внутренних фланцев. Причем взаимное расположение резьбовых участков на втулке по ее длине таково, что места сопряжения внешнего и внутреннего фланцев удалены на 32 мм. Внешние и внутренние фланцы и втулка изготавливались механообработкой из алюминиевого сплава Д16Т. Обод имел замкнутое поперечное сечение и изготавливался из алюминиевого сплава Д1 при помощи обработки давлением. Обшивки-мембраны сформированы из четырех слоев армирующего наполнителя-углеленты ЛУ-П (ГОСТ 28006-88, ТУ06-06-Х81-80), пропитанных отверждающимся полимерным эпоксидным связующим ЭДТ-69Н. При послойной симметричной ручной выкладке обшивок-мембран каждый слой образовывался 12 внецентренно базируемыми секторами, раскроенными из препре-га, причем основа армирующей ленты была ориентирована под углом 50° относительно биссектрис углов при вершинах секторов, а упомянутые вершины размещались так, что образовывалось центральное круговое отверстие, размеры которого достаточны для установки втулки. Формообразование обшивок-мембран производилось автоклавно-вакуумным методом. Сборку этого дискового велосипедного колеса осуществляли следующим образом. Две плоские обшивки-мембраны приклеивались к обеим боковым поверхностям обода клеем ВК-К27. Затем внутренние фланцы навинчивались на втулку до положения, при котором наружные поверхности внутренних фланцев лежат в одной плоскости с соответствующими боковым поверхностям обода, и помещают эту втулк у с вн утренними фланцами одним концом в отверстия уже склеенных с ободом обшивокмембран и третьей плоской обшивки-мембраны, После чего последнюю по периферии приклеивалась клеем ВК-27 к поверхности соседней уже склеенной с ободом обшивки-мембраны. Затем на наружную поверхность внутренних фланцев и прилегающие к ним поверхности: внутреннюю трех обшивок-мембран и внешнюю обшивки-мембраны, размещаемой внутри колеса, наносили клей ВК-27 и, удерживая от поворота внутренние фланцы, вращали втулк у, обеспечивая взаимное расхождение фланцев к торцам втулки до достижения сопрягаемой со ступицей частью внешней поверхности одной из обшивок-мембран, которая контактирует у ступице с третьей дополнительной обшивкой-мембраной, требуемого положения по длине оси ступицы: удаления 12мм от центральной плоскости колеса. После чего продолжали вращать втулку, удерживая от поворота только один внутренний фланец, сопряженный с обшивкой-мембраной на противоположном от отмеченного конце ступицы и обеспечивая перемещение этого фланца до достижения требуемого положения по длине оси ступицы: удаления 20мм от центральной плоскости колеса. По завершению растяжки обшивокмембран на втулку навинчивали внешние фланцы и приклеивали их к внешним обшивкам-мембранам клеем ВК-27. После чего во втулке на шариковых подшипниках устанавливаласьось и на обод монтировалась шинаоднотрубка.