Устройство для демонтажа и монтажа шины колеса автомобиля

Задание. 1. Произвести усовершенствование ИТР по описанию изобретения к патенту РФ № 2033338. 2. Решить задачу любыми тремя методами решения изобретательских задач. 3. Определить вид промышленной собственности усовершенствованного технического решения.
4. Составить учебную заявку на изобретение или полезную модель.
Разработка прогрессивного технического решения. Разработка прогрессивного технического решения производится с помощью специальных методов решения изобретательских задач.
Оператор размер – время – стоимость. Если размеры устройства увеличить в два раза тогда: - увеличится масса устройства и занимаемая площадь; - рабочий не сможет работать из-за возросших размеров, т. к. крюк-зацеп невозможно будет завести за борт шины. Если размеры устройства увеличить до бесконечности: - устройство станет огромным и будет занимать много места; - рабочий не сможет работать из-за возросших размеров устройства; - возрастут затраты на изготовление устройства. Если размеры устройства уменьшить в два раза, тогда: - колесо не сможет крепиться к основанию; - появится необходимость использования более прочных материалов. Дальнейшее уменьшение устройства является абсурдным. Если поменять время протекания процесса от заданной величины до нуля: - рабочий не будет успевать выполнить свою работу, т. к. время работы будет зграничено; - появится необходимость использовать привод для вращения колеса. Если поменять время протекания процесса от заданной величины до бесконечности: - рабочий станет работать медленнее, а зарплата останется той же. Если поменять стоимость устройства от заданной величины до нуля: - устройство обесценится, его станет невыгодным изготавливать и фирма производитель обанкротится. Если поменять стоимость устройства от заданной величины до бесконечности: - устройство станет бесценным, его станет невыгодным производить, а стоимость демонтажа и монтажа шин возрастет многократно. Данный метод не принес нужных результатов, поэтому будем использовать метод контрольных вопросов. 1. Как можно снизить трудоемкость работ исполнителей ? - использовать привод для вращения колеса; - механизировать привод рычага. 2. Из каких материалов можно выполнить устройство (нестандартные элементы) ? - сталь; - алюминий; - чугун. 3. Что можно в устройстве изменить ? - сделать рычаг выдвижным; - использовать механизм вращения колеса. 4. Выгодно ли в экономическом плане устройство для производства ? - устройство имеет простую конструкцию, состоит из небольшого числа элементов имеет невысокую стоимость поэтому оно выгодно для производства. 5. Выгодно ли устройство экономически при эксплуатации ? - для АТП устройство невыгодно, т. к. имеет невысокую производительность из-за наличия ручного труда; - устройство выгодно при эксплуатации частными лицами. 6. Какое новое применение технического объекта Вы можете предложить ? - использовать устройство в качестве ручного пресса. 7. Возможно ли изготовление устройства в условиях АТП ? - устройство имеет простую конструкцию, состоит из небольшого количества элементов поэтому его можно изготовить в условиях АТП. 8. Каковы потребности устройства на каждом этапе его существования: при проектировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации ? - при проектировании: устройство должно иметь простую кинематическую схему. - при изготовлении: низкая стоимость, простота конструкции. - при монтаже: легкость монтажа. - при эксплуатации: ремонтопригодность, удобство работы и технического обслуживания. 9. Можно ли использовать устройство для демонтажа и монтажа шин грузовых автомобилей, т. е. сделать его универсальным ? - чтобы использовать устройство для демонтажа и монтажа шин грузовых автомобилей необходимо увеличить усилие на рычаге, применить грузоподъемный механизм для снятия и установки колеса. 10. Какие потребности для устройства являются жизнено важными ? - для устройства жизнено важными потребностями являются высокая производительность и ремонтопригодность. Данный метод не дал нужных результатов, поэтому будем использовать метод морфологического анализа. Составим список основных узлов конструкции: А – подставка; Б – стойка; В – шарнир; Г – рычаг. А – подставка: А1 – подставка поворотная без поперечины, А2 – подставка неповоротная без поперечины, А3 – подставка поворотная с поперечиной, А4 – подставка неповоротная с поперечиной. Б – стойка: Б1 – стойка без установки съемного держателя диска, Б2 – стойка с установкой съемного держателя диска. В – шарнир: В1 – несъемный шарнир, В2 – съемный шарнир с закреплением с помощью болтового соединения, В3 – съемный шарнир с закреплением с помощью подпружиненного фиксатора. Г – рычаг: Г1 – рычаг с гидпроприводом, Г2 – рычаг с пневмоприводом, Г3 – рычаг с ручным приводом. Составляем матрицу: А1 А2 А3 А4 Б1 Б2 В1 В2 В3 Г1 Г2 Г3 Анализируем матрицу: А1 Б1 В1 Г1 – поворотная подставка без поперечины, стойка без установки съемного держателя диска, несъемный шарнир и рычаг с гидпроприводом. Имеют место: неудобство работы, громоздкость и сложность конструкции, большие затраты на изготовление и обслуживание, повышенная производительность. А2 Б2 В2 Г2 – неповоротная подставка без поперечины, стойка с установкой съемного держателя диска, съемный шарнир с закреплением с помощью болтового соединения и рычаг с пневмоприводом. Имеют место: неудобство работы, сложность конструкции, затраты ручного труда. А1 Б2 В3 Г3 – подставка поворотная без поперечины, стойка с установкой съемного держателя диска, съемный шарнир с закреплением с помощью подпружиненного фиксатора и рычаг с ручным приводом. Имеют место: неудобство работы, простота конструкции, небольшие затраты ручного труда. А4 Б2 В1 Г1 – подставка неповоротная с поперечиной, стойка с установкой съемного держателя диска, несъемный шарнир и рычаг с гидпроприводом. Имеют место: удобство работы, сложность конструкции, большие затраты на изготовление и обслуживание, повышенная производительность. А4 Б2 В2 Г3 – подставка неповоротная с поперечиной, стойка с установкой съемного держателя диска, съемный шарнир с закреплением с помощью болтового соединения и рычаг с ручным приводом. Имеют место: неудобство работы, простота конструкции, небольшие затраты ручного труда, низкая производительность. А4 Б2 В3 Г3 – подставка неповоротная с поперечиной, стойка с установкой съемного держателя диска, съемный шарнир с закреплением с помощью подпружиненного фиксатора и рычаг с ручным приводом. Имеют место: удобство работы, простота конструкции, небольшие затраты ручного труда, высокая производительность. Таким образом, наиболее приемлемым является вариант А4 Б2 В3 Г3. Улучшенное техническое решение содержит новые признаки, отличные от при­знаков выбранных аналогов, это: наличие съемного шарнира с закреплением с помощью подпружиненного фиксатора, следовательно усовершенствованное техническое решение обладает новизной. Кроме того, усовершенствованное техническое решение дает положи­тельный эффект, устраняя недостатки прототипа, такие, как низкая производи­тельность и неудобство работы. Усовершенствование технического решения осуществляется с помощью известных средств и применительно в машинострое­нии, можно сделать вывод о его промышленной применимости.
В предлагаемом решении не использованы признаки, обладающие существен­ными отличиями. Компоновка признаков позволяет достичь поставленную цель известными средствами, т. е. отсутствует неочевидность решения для специали­ста. Следовательно, можно констатировать отсутствие изобретательского уровня.
Таким образом, усовершенствованное техническое решение является новым и промышленно применимым. Следовательно, данное техническое решение охраноспособно и может быть защищено свидетельством как полезная модель. Используемые в разработке источники сведем в таблицу 1. Перечень используемых в объекте отечественных
изобретений и полезных моделей. Таблица 1 Наименование изобре­тений, полезных моде-лей, используе­мых в объекте. Охранные документы, полученные в РФ (СССР) и за рубежом, и поданные заявки ( страна, номер, дата приоритета ) Наименование объекта и его составных частей, в которых использу­ются изобре-тения, полезные моде-ли Устройство для де-монтажа и монтажа шины автомобиля Патент РФ № 2033338, 22.07.1991 г. Конструкция устройства в целом. Описание полезной модели. В 60 С 25 / 132
Устройство для демонтажа и монтажа шины колеса автомобиля. Изобретение относится к транспортоной технике. Известно устройство для отделения борта шины от обода колеса (патент РФ № 2084352). Устройство имеет винтовой стержень, опору, рычаг с гайкой. За счет кругового движения рычага гайка давит на опору, которая отжимает борт шины от диска. Недостатки данного устройства следующие: для отрыва второго борта необходимо переворачивать колесо и перенастраивать устройство; нет возможности монтировать колесо. Наиболее близким к полезной модели техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для демонтажа и монтажа шины автомобиля (патент РФ № 2033338), которое имеет подставку с жестко закрепленной на ней опорной стойкой, в верхней части опорной стойки шарнирно закреплен первый рабочий орган. С первым рабочим органом шарнирно соединены второй рабочий орган. Недостатки такого устройства: для установки колеса на подставку необходимо одной рукой поддерживать рычаг, а другой непосредственно производить установку. Цель полезной модели: повышение производи­тельности и снижение неудобства работы. Это достигается тем, что в устройстве для демонтажа и монтажа шины автомобиля, содержащем подставку с поперечиной, опорную стойку с отверстием для съемного держателя диска, рычаг, упорный элемент с крюком-зацепом, в верхней части опорной стойки установлен съемный шарнир с креплением при помощи подпружиненного фиксатора. На фиг.1-6 изображено устройство для демонтажа и монтажа шины колеса автомобиля: на фиг.1 - момент отжатия верхнего борта шины от диска, вид сбоку; на фиг.2 - съемный шарнир с подпружиненным фиксатором; на фиг.3 - момент отжатия верхнего борта ши­ны от диска, вид сверху; на фиг.4 - момент отжатия нижнего борта шины от диска, вид сбоку; на фиг.5 - момент завода верхнего борта за край наружной поверхности диска, вид сбоку; на фиг.6 - момент завода борта под край наружной поверхности диска, вид сбоку. Устройство для демонтажа и монтажа шины колеса автомобиля содержит подставку 1 с поперечиной 2, опорную стойку 3 с выпол­ненным в ней отверстием 4 для съемного держателя 5 диска 6. В верхней части стойки 3 закреплена вращающаяся вилка 7 со съемным шарниром с подпружиненным фиксатором 8. На рычаге 9 имеются упорный элемент 10 с подпятни­ком 11, расположенным над бортом 12 ши­ны 13, рукоятка 14, а напротив упорного элемента 10 с помощью шарнира 15 закреп­лен крюк-зацеп 16. Для установки колеса на подставку 1 подпружиненный фиксатор отводится назад, вынимается шарнир 8 и высвобождается рычаг 9. Колесо устанавливается на подставку 1 так, что диск 6 примыкает внутренней поверхностью цент­рального отверстия к опорной стойке 3, а нажимной подпятник 11 упорного элемента 10 находится над верхнем бортом 12 шины 13. Сборка шарнира 8 производится в обратной последовательности. Затем в результате нажатия через рукоятку 14 на рычаг 9 в направлении 17 упорный эле­мент 10 посредством подпятника 11 давит на верхний борт 12 шины 13 и тем самым отрывает его от края наружной поверхности диска 6. При перемещении рычага 9 п гори­зонтальной плоскости, в направлении 18 или 19 и нажатии им на верхний борт 12 в направлении 17 через подпятник 11 упорно­го элемента 10 происходит отрыв опреде­ленного сектора борта 12 шины 13. Затем колесо перемещается относительно под­ставки, предыдущая операция повторяется, в результате отрывается следующий сектор верхнего борта 12 шины 13. После отрыва всего верхнего борта 12 шины 13 от диска 6 колесо сдвигают относительно опорной стойки 3 так, что край нижнего бор­та 12 попадает на поперечину 2, а верхний край диска б попадает под пятник 11 упор­ного элемента 10. Нажимая на рычаг 9 в направлении 17, упорный элемент 10 по­средством подпятника 11 давит на верхний край диска б, и в результате того, что ниж­ний борт 12 шины находится на поперечине 2, а диск 6 перемещается вертикально, происходит отрыв нижнего борта 12 шины 13 oт диска 6 (рис.З). За счет отрыва обоих бортов 12 от краев наружной поверхности диска 6 происходит смещение их на его малый диаметр, что позволяет легко переместить диск 6 относи­тельно шины в одну сторону. Эта операция делается для получения как можно большо­го зазора между наружной поверхностью диска 6 и бортом 12 шины 13. Затем рычаг 9 вращением вокруг шарнира 8, в направле­нии 20 переводится в положение, когда крюк-зацеп 16 обращен вниз, к шине 13. После крюк-зацеп 16с помощью рычага 9 вводится в зазор между наружной noверхностью диска 6 и бортом 12 шины 13 так, что конец крюка-зацепа захватывает борт 12 шины 13. В отверстие 4 опорной стоики 3 вставляется съемный держатель 5 так, что диск 6 оказывается ниже его, тем самим и обеспечивается удержание диска в верти­кальной плоскости при демонтаже шины. При поднятии рычага 9, в направлении 21 крюк-зацеп 16 заводит верхний борт 12 шины 13 за край наружной поверхности диска 6. Данная операция повторяется с каждым поворотом рычага 9 в направлении 18 или 19 и колеса в горизонтальной плоскости до того момента, когда борт 12 шины 13 будет полностью заведен за край наружной поверхности диска 6, открыв тем самым сво­бодный доступ к камере колеса. При монтаже шины 13 колесо устанав­ливается на подставке 1, как и при демонта­же, с разницей лишь в том, что шину 13 в процессе монтажа постоянно смещают от­носительно диска в сторону упорного эле­мента 10. При перемещении рычага 9 в горизонтальной плоскости, в направлении 18 или 19 и нажатии им через упорный элемент 10 и подпятник 11 в направлении 17, т.е. на демонтированный борт 12 шины 13 производится завод борта 12 под край наружной поверхности диска 6. Повторяя эту операцию при каждом повороте колеса от­носительно опорной стойки 3, производят полную монтировку шины 13 на диск колеса.
В сравнении с базовым объектом (прототип) предлагаемое решение имеет следу­ющие преимущества, которые позволяют: - повысить производительность работы устройства для демонтажа и монтажа шины колеса автомобиля. - снизить неудобство работы устройства для демонтажа и монтажа шины колеса автомобиля.

Формула полезной модели. Устройство для демонтажа и монтажа шины колеса автомобиля, содержащее подставку с поперечиной на которой жестко закреплена опорная стойка с отверстием для установки съемного держателя диска, рычаг шарнирно закрепленный с опорной стойкой с возможностью поворота в продольной вертикальной плоскости, упорный элемент с крюком-зацепом прикрепленными к рычагу, отличающееся тем, что для повышения производительности и снижения неудобства работы, в верхней части опорной стойки установлен съемный шарнир с креплением при помощи подпружиненного фиксатора.