Vaglande hjul
Det vingliga vävhjulet är en form av skivhjul av metall där skivan "vippas" till ekrar. Detta ger ett styvare och lätt hjul.
Wobbly-web-hjul är mest kända genom sin ikoniska användning på Lotus- racingbilar i slutet av 1950- och 1960-talen.
Teori
Teorin om ett skivhjul beror på deras beteende som en stressad hudstruktur . Deras material antas vara outtöjbart , men flexibelt . En sådan hud är styv mot dragbelastningar i hudens plan, men flexibel för belastningar vinkelräta mot den. En platt skiva är alltså stark för radiella belastningar i skivans plan och även för vridmoment . Den är flexibel för axiella belastningar, vinkelrätt mot skivplanet och även för nuterande , vingling av axeln i en vinkel mot huvudaxeln.
En konisk skiva blir också styv mot axiella belastningar, eftersom banan inte längre är rent vinkelrät mot hjulets axel. Till skillnad från en platt skiva finns det ingen riktning där hela en konisk skiva skulle vara vinkelrät (och därmed flexibel) mot den. En nackdel med en enkel kon är att hjulet nu blir bredare, längs axeln. Den vingliga banan "viker" effektivt ett koniskt skivhjul till veck , vilket gör det smalare igen, men behåller den axiella styvheten. Denna veckade skiva är också styvare mot nuterande krafter. I arkitekturen förstärks på samma sätt en "serpentinvägg" mot sidokrafter genom korrugering, vilket möjliggör en tunnare, lättare, billigare struktur.
Ett vingligt webbhjul är ett skivhjul med ytterligare form, snarare än ett ekerhjul med sammanslagna ekrar. För att undvika spänningskoncentrationer bildar banorna jämna kurvor snarare än skarpt definierade ekrar. Sådana hjul kan pressas av stålplåt eller gjutas i lätt legering . Gjutgjuterier föredrar en skiva som har en jämn väggtjocklek, eftersom detta gör krympningen enklare att kontrollera. Lotushjulets speciella form kom fram till medvetet, genom att behålla denna konsekventa väggtjocklek för enkel tillverkning och vika den för att uppnå den nödvändiga variationen av styvhet över radien.
Uppfinning och tidig användning
Det första vingliga banhjulet var en design för ett remskivacentrum, cirka 1884. En rak remsa av stål, med hjulets bredd, veks till skarpa korrugeringar. Detta dragspelsveck fläktades sedan till en cirkel, de inre vecken var närmare än de yttre. Denna skiva göts sedan in i ett järnnav och vikta flikar på utsidan av plåten nitades till remskivans kant. Dessa remskivor tillverkades av J & E Hall of Dartford. Planer gjordes också för att utveckla detta till ett järnvägshjul, med korrugeringarna pressade till formen av en halvtorus .
Den första användningen av ett väghjul var av Roy Fedden för hans innovativa Cosmos- bil från 1919. Detta pressade stålhjul använde en skiva med sex ekrar på alternerande sidor och tre fästbultar.
Järnvägslok
Ånglok använder ekrar drivhjul av gjutstål. Ett fåtal tillverkare har gynnat varianter av detta och söker en mer vikteffektiv design genom att använda olika former av ihåliga ekrar eller ekrar med balk, snarare än ekrar med solid oval sektion. En av de mest framgångsrika av dessa konstruktioner var Bulleid Firth Brown (eller BFB) hjulet, ofta felaktigt förväxlat med Boxpok hjulet. Detta hade vissa drag av den vingliga banan, som utvecklades från ett platt skivhjul med korta, breda "ekrar" bildade i det genom att droppformade sektioner av skivan förskjuts till ett annat plan. Förutom några små lätta hål är detta skivhjul genomgående en väggtjocklek, runt hela skivan.
Liksom Lotus-hjulet visar BFB-hjulet också breda grunda veck vid sin ytterdiameter, med smalare brantare veck mot mitten (se bild).
Även om den ytligt visuellt liknar BFB-hjulet, är den äkta Boxpok-designen, som indikeras av dess namn, härledd från "box eker". Detta är ett ekerhjul med ihåliga ekrar i fyrkantig låd. Hjulskivan i sektion är antingen två hudtjocklekar vid ekrarna, eller noll (dvs. öppet utrymme) mellan dem.
Lätta korrugerade hjul, med en standarddiameter på 860 mm, dök upp på 1980-talet för lokala pendeltåg i Japan.
Flygplan
Flygplan med gjutna lättmetallfälgar dök upp på 1930-talet. En vanlig form i brittisk militär praktik använde en skiva med en tjocklek, förskjuten i sidled i skarpkantade segment och förenad med radiella banor. Sådana hjul monterades på bland annat Spitfire . Denna grundläggande design fungerade med liten förändring under 1960-talet och jetåldern .
Den första distinkt vinglade banan dök upp på Convair CV-240 från 1948. Denna använde ett hjulgjutet med nio smala radiella ekrar bildade av en krökt skiva.
.jpg)
Lotus racingbilar
Det mest kända exemplet på det vingliga hjulet var det som Lotus använde för sina racerbilar i slutet av 1950-talet och början av 1960-talet. Dessa hjul dök upp först på Formel 2 Lotus Twelve från 1957. Ett liknande hjul användes av Vanwall från 1958.
Hjulets design var, på typiskt Lotus-manér, tänkt att uppnå den lättaste möjliga vikten. Detta är särskilt viktigt för hjul, eftersom de är ofjädrade vikt och bilarna som var avsedda att bära dem var extremt lätta. Deras designer var Lotus Gilbert 'Mac' McIntosh, även om de återigen, på ett typiskt Lotus-sätt, ofta krediterades till Colin Chapman .
Till skillnad från tidigare "vågade" hjul, var Lotus-designen och dess distinkta "wobbles" en avsiktlig egenskap, ända ner till det sätt att wobblingarna är djupt indragna nära navet och mjuknar utåt till fälgen. För att underlätta tillverkningen genom gjutning konstruerades hjulen med konstant väggtjocklek. Deras styvhet (kraft/area) krävdes vara högst runt navet, så här var hjulen djupt och brant hopfällda. Mot kanten krävde fördelning av samma kraft över en större omkrets och metalltvärsnitt mindre vikning och deras profil blev en mjuk våg.
Som för många andra Lotus-komponenter var hjulen gjutna av Elektron magnesium-aluminiumlegering. De castades av Stone Foundries of Charlton . Cooper använde redan magnesiumhjul och förutom deras tekniska fördelar hade Charles Cooper funnit det mycket lönsamt att sälja förare de många reservhjul som krävs för racing, snarare än att låta en extern leverantör ta affären, något som Chapman var angelägen om att efterlikna. McIntosh och Chapman skaffade också gjuteriskrot, misslyckade hjul från Coopers och studerade dessa misslyckanden för att förstå fellägen hos ett racinghjul av magnesium.
Lotus-teamets racingfärger vid denna tidpunkt var gröna och gula, ofta små fläckar av varje med karossen huvudsakligen av blank polerad aluminiumplåt. Med tillkomsten av det vingliga webbhjulet, snarare än de tidigare vajerhjulen , målades hjulen gula och bilens karosser gröna. Denna glänsande ljusgula färg kan lätt appliceras över den gröngula zinkkromatprimern som används på hjulen för att förhindra korrosion.
Kontrovers med fyrtappshjul på Le Mans
Lotus huvudsakliga designprincip vid denna tid var Chapmans berömda maxim, "Förenkla och lägg till mer lätthet". Formula Junior Lotus 20 och Lotus 22 utökade detta till sina framhjul, som använde en 4- bultsfästning, jämfört med de tidigare 6-dobbarna som fortfarande användes på deras bakre, drivna, hjul.
Vid 1963 års Le Mans gick Lotus in i den nya, och något oavslutade, Lotus 23 , en breddad version av Lotus 22 tvåsitsiga. Den diskvalificerades från tävlingen innan loppet och deltog inte. Detta var på grundval av dess hjul, men inte specifikt på grund av den vingliga webbdesignen. Bilen, som designad, använde Lotus typiska 6-stiftshjul bak men en 4-stifts montering fram. Fälgarna var också bredare baktill, 6" vs. 5", med bredare däck på 5,50×13 snarare än 4,50×13. Eftersom reglerna för Le Mans fortfarande var inramade som ett uthållighetslopp för "sportbilar", krävde de att man bär ett reservhjul. 23:an hade en sådan reserv, men den kunde uppenbarligen inte monteras i båda ändarna av bilen. Granskarna avvisade detta och stängde bilen från konkurrens . Matchande 4-dubbars baknav flögs hastigt från England för att undvika inkompatibilitetsproblemet, men granskarna invände nu att om 6 dubbar hade krävts tidigare, måste 4 vara otillräckligt starka och vägrade fortfarande att tillåta bilarna att tävla. Efter detta svarade Chapman "We shall never again race at Le Mans." Ett löfte som Lotus höll till 1997, långt efter Chapmans död 1982.
Årets Can Am- sportbil, Lotus 30 , bytte från hjulbultar till centrumlåsade hjul. Detta berodde mest på det mycket högre vridmomentet hos den stora V8-motorn, men den undvek också att denna situation återuppstod, eftersom 30:an också hade ett enda reservhjul.
Ekerhjul
En nackdel med användningen av ett skivhjul, särskilt för framhjul, är bristen på luftflöde genom hjulen, vilket är viktigt för att kyla bromsskivorna . Bakhjulen på ensitsiga racerbilar drivs av drivaxlar från växellådan och bromsarna är vanligtvis monterade inombords i alla fall, bort från hjulen. Senare Lotus-designer, från och med 26: an och framåt, använde ekerhjul, även om detta mer handlade om den krympande diametern på racingdäck, särskilt fronter, snarare än bromskylning. Med en racerbil med öppna hjul var all hölje från hjulen aldrig en allvarlig begränsning.
Legeringsproblem
Som för många artiklar tillverkade av Elektron- legering var korrosion av magnesium ett problem för långvarig service. Även om Lotus bara använde dessa hjul på sina racerbilar, inte sina landsvägsbilar, hade de en begränsad livslängd. Lotusbilar från 1960-talet är fortfarande populära för historisk racing, men dessa hjul är nu inte längre acceptabla för tävlingsgranskning, oavsett deras uppenbara skick. Eftersom hjulen är en så distinkt del av bilens utseende finns det moderna reproduktioner tillgängliga.
Se även
- Distål , pressade stålhjul