Koło samonastawne

Koło samonastawne – nienapędzane koło jezdne, którego oś obrotu może obracać się wokół osi prostopadłej do podłoża i zmienia swoją oś obrotu w wyniku działania sił podłoża, ustawiając samoczynnie kierunek toczenia się, tak by nie działały na niego siły boczne.

Bywa nazywane także kołem kastora^[1] (ang. caster wheel^[2], castor wheel^[3]).

Koło samonastawne oprócz toczenia się po podłożu może (skręcać) obracać się wokół osi prostopadłej do powierzchni styku z podłożem, a oś ta znajduje się poza osią koła^[3][4]; różni się tym od kół stałych, nazywanych także sztywnymi, które mogą poruszać się jedynie w kierunku ustalonym względem pojazdu^[5][6]. Gdy koło samonastawne znajduje się w orientacji niezgodnej z kierunkiem przesuwania się obiektu, siła prostopadła do kierunku toczenia się koła obraca wokół osi pionowej trzpienia, aż do zsynchronizowania kierunku^[7].

Pojazdy wyposażane w koła samonastawne narażone są na drgania, których siła i częstotliwość zależy m.in. od ogólnej dynamiki urządzenia lub pojazdu, zgodności elementów koła, luzów, właściwości opon^[7]. Drgania te określane są terminem shimmy i, choć wiadomo, że zależą przede wszystkim od kół i prędkości obiektu, są one regularnie badane celem udoskonalenia modelu kół^[8].

Koła samonastawne są powszechnie stosowane w obrotowych krzesłach biurowych, w łóżkach, walizkach, w wózkach: m.in. w wózkach sklepowych^[9] lub w wózkach inwalidzkich^[3][2]. Koła samonastawne mogą być montowane w urządzeniu lub pojeździe jako wszystkie koła lub jako ich część (np. z tyłu umieszczane są tzw. koła sztywne, służące do napędu, natomiast z przodu koła samonastawne)^[9].

Stosowane są w niektórych konstrukcjach deskorolek przykładowo w desce marki Waveboard^[10].

Koła samostawne były wykorzystane już w 306 roku p.n.e. podczas oblężenia Rodos. Zastosowano je wówczas w helepolis. Dzięki nim wieża oblężnicza mogła poruszać się nie tylko do przodu, ale także na boki^[11].

Szczegółowy opis i rysunek koncepcyjny koła obrotowego można znaleźć już w tzw. Kodeksie Löffelholza z 1505 roku autorstwa Martina Löffelholza von Kolberga. Jest ono częścią krzesła obrotowego, które również zostało zilustrowane w księdze^[12].

30 czerwca 1838 roku urząd patentowy w Stanach Zjednoczonych przyznał trzem braciom o nazwisku Blake: Eliemu Whitneyowi, Philosowi i Johnemu (byli oni bratankami Eliego Whitneya), patent nr 821 na wykorzystanie kół samonastawnych w meblach. Został zgłoszony jako ulepszenie sposobu konstruowania kółek i stosowania ich w stelażach łóżek. Obejmował on sposób montażu kółka w nodze mebla, co miało ułatwiać jego regulację lub demontaż. Był to pierwszy patent na kółka meblowe w Stanach Zjednoczonych^[13].

Kolejne udoskonalenie kół samonastawnych zostało opatentowane w Stanach Zjednoczonych w 1920 roku przez Seiberta Chesnutta (patent nr 1341630). W tradycyjnych kołach samonastawnych jarzmo kółka połączone jest na sztywno z trzpieniem, który obraca się w mocowaniu. W konstrukcji Chesnutta obrotowy trzpień zastępuje się łożyskiem utworzonym przez umieszczenie jarzma kółka między dwoma nieruchomymi blaszkami. Blaszka jarzma i obejmujące ją blaszki nieruchome mają centralne wytłoczenia, w których umieszczone są kulki. Konstrukcja taka zapewnia mniejsze opory skrętu, ułatwia mocowanie w meblu/pojeździe^[14].

• wyprzedzenie sworznia zwrotnicy