Устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к элементам защиты картера двигателя транспортного средства от попадания грязи и воды, преимущественно к устройству для защиты картера переднего моста Спайсер с поворотным кулаком открытого типа на автомобиле УАЗ.
Известно устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа, содержащее последовательно соосно установленные с натягом в отверстии вилки поворотного кулака и сопрягаемые между собой внутреннюю шайбу, две эластичные манжеты и стакан кожуха полуоси, в сквозные отверстия которых установлена полуось шарнира равных угловых скоростей с упорным приливом, при этом стакан кожуха полуоси выполнен в виде цилиндрической втулки с наружным буртиком, с которым взаимодействует упорный прилив полуоси шарнира равных угловых скоростей, (https://www.drive2.ru/l/535442647469262136 УАЗ Patriot Максимум 2019 > Бортжурнал > Замена шкворней на Патриоте 2019 модельного года. Часть 2. опубл. 09.07.2019).
В известном устройстве внутренняя шайба и стакан кожуха полуоси выполнены из органического материала. При этом стакан кожуха полуоси выполняет роль упорной шайбы шарнира равных угловых скоростей (ШРУС). При этом длина цилиндрической втулки стакана кожуха полуоси, которая впрессовывается в отверстие поворотного кулака, составляет 7 мм, что не обеспечивает его осевую фиксацию. В процессе работы транспортного средства из-за биения ШРУС пластиковые элементы (шайба, стакан кожуха полуоси) изнашиваются, при износе трущихся поверхностей образуется осевой зазор между ними и полуосью, что способствует осевому биению ШРУС. Из-за большого осевого биения ШРУС данного моста резиновые манжеты (сальники), которые должны препятствовать проникновению грязи и воды в картер моста, не выполняют эту функцию.
Кроме того, в процессе работы транспортного средства происходит нагрев стакан кожуха полуоси до температуры выше 100°С, в результате чего органический материал может расплавиться, а эластичные манжеты выйти из строя, что способствует еще большему попаданию грязи и воды в картер моста.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты картера моста транспортного средства, содержащее последовательно соосно плотно установленные в отверстии вилки поворотного кулака и сопрягаемые между собой внутреннюю шайбу, эластичную манжету и стакан кожуха полуоси, в сквозные отверстия которых установлена полуось шарнира равных угловых скоростей с упорным приливом, при этом стакан кожуха полуоси выполнен в виде цилиндрической втулки с наружным буртиком, который выполнен в виде грязезащитного кожуха, с которым взаимодействует упорный прилив полуоси шарнира равных угловых скоростей (https://uazpatriot.ru/forum/viewtopic.php?t=43239 Клуб УАЗ Патриот, Форум всероссийского клуба владельцев УАЗ Патриот, Мост Профи\открыты мост. Попытка решить проблему текущих сальников, 23 июня 2020 г.).
В известном устройстве внутренняя шайба выполнена из пластика, манжета - из резины, стакан кожуха полуоси выполнен из маслонаполненного капролона.
Шайба, расположенная внутри устройства, имеет большой внутренний диаметр и малую толщину, что не обеспечивает достаточной осевой фиксации ШРУС и приводит к деформации шайбы при эксплуатации. Происходит повышенный износ рабочих поверхностей ШРУС в зонах контакта со стаканом кожуха полуоси, манжетой и внутренней шайбой с дальнейшим поступлением воды и грязи в образовавшийся зазор и далее в картер моста.
Из-за большого осевого биения ШРУС данного моста манжета не препятствует проникновению грязи и воды в картер моста.
Стакан кожуха полуоси выполнен в виде цилиндрической втулки с наружным буртиком, который выполнен в виде грязезащитного кожуха. При этом длина цилиндрической втулки, которая впрессовывается в поворотный кулак, составляет 7 мм. Размеры и материал стакана кожуха полуоси не обеспечивают его осевую фиксацию и создают предпосылку для поступления грязи и влаги в узел и далее в картер моста.
Стакан достаточно полотно посажен в отверстие вилки, посадка в вилку поворотного кулака намазана обычным герметиком, чтобы "приклеится" к вилке от проворачивания.
В грязезащитный кожух стакана подложено металлическое кольцо (пара метал-капролон), которое прикрывает плоскость прилегания прилива полуоси к стакану от прямого попадания грязи.
При незначительных пробегах от 5000 км на наружной стороне устройства появляются подтеки масла, что свидетельствует об образовании зазоров, в которые могут попадать грязь и вода. Известное устройство разбиралось при пробеге 16000 км и 38000 км, причем мост с пробегом 38000 км эксплуатировался с постоянно вращающимся ШРУС только в зимнее время. На мосту с пробегом 16000 км ШРУС вращались постоянно. Стакан кожуха полуоси, манжеты и внутреннюю шайбу и ШРУС требовали замены ввиду большого износа. Масло также требовало замены ввиду того, что оно превратилось в эмульсию.
Пара метал-капралон сама по себе неплохо работает, если нет нагрева, но в процессе эксплуатации транспортного средства происходит разогрев узла до температуры выше 100°С, в результате чего манжеты выходят из строя, а втулка и стакан кожуха полуоси могут частично расплавиться и деформироваться, что способствует еще большему износу, биению и попаданию грязи и воды в картер моста.
Технической задачей полезной модели является создание устройства для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа, препятствующего проникновению грязи и воды в устройство и далее в картер моста, за счет снижения износа рабочих поверхностей полуоси ШРУС в зонах контакта с внутренней шайбой и стаканом кожуха полуоси, путем обеспечения осевой фиксации ШРУС в поворотном кулаке открытого типа и исключения деформации внутренней шайбы и манжеты и стакана кожуха полуоси от повышенной температуры при эксплуатации транспортного средства.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемым устройством, является повышение эффективности защиты картера моста от попадания грязи и воды при эксплуатации транспортного средства путем снижения осевого биения шарнира равных угловых скоростей данного моста за счет обеспечения осевой фиксации внутренней шайбы и стакана кожуха полуоси и снижения их температуры.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты картера моста с поворотным кулаком открытого типа транспортного средства, содержащем последовательно соосно установленные плотно в отверстии вилки поворотного кулака и сопрягаемые между собой внутреннюю шайбу, эластичную манжету и стакан кожуха полуоси, в сквозные отверстия которых установлена полуось шарнира равных угловых скоростей с упорным приливом, при этом стакан кожуха полуоси выполнен в виде цилиндрической втулки с наружным буртиком, который выполнен в виде грязезащитного кожуха, с которым взаимодействует упорный прилив полуоси шарнира равных угловых скоростей, в отличие от известного, внутренняя шайба и стакан кожуха полуоси выполнены из бронзы, при этом толщина шайбы составляет не менее 6 мм, а длина цилиндрической втулки стакана составляет от 7 до 19 мм, на внутренней боковой поверхности грязезащитного кожуха стакана выполнена кольцевая канавка, в которой установлен кольцевой уплотнительный элемент, пропитанный смазкой, а зазор между полуосью шарнира равных угловых скоростей и внутренними отверстиями шайбы и стакана кожуха полуоси не превышает 0,5 мм и заполнен смазкой.
Уплотнительный элемент может быть выполнен из войлока и пропитан графитовой смазкой.
Для усиления осевой фиксации в вилке поворотного кулака может быть выполнено сквозное отверстие, в котором установлен фиксирующий элемент до упора с цилиндрической втулкой наружного стакана кожуха полуоси.
Для усиления осевой фиксации в вилке поворотного кулака может быть выполнено дополнительное сквозное отверстие, в котором установлен дополнительный фиксирующий элемент до упора с внутренней шайбой.
Устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа, поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - общий вид устройства, фиг. 2 - стакан кожуха полуоси, фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; фиг. 4 - размещение отверстий под крепежные элементы в вилке поворотного кулака.
Устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа (фиг. 1), содержит вилку 1 поворотного кулака, в центральное сквозное отверстие 2 которой последовательно плотно (например, с натягом или на герметик) установлены внутренняя шайба 3, эластичная манжета 4 и стакан 5 кожуха полуоси, сопрягаемые между собой. В соосные внутренние отверстия внутренней шайбы 3, манжеты 4 и стакана 5 кожуха полуоси установлена полуось 6 шарнира равных угловых скоростей (ШРУС) (на чертеже не показан) с упорным приливом 7.
Внутренняя шайба 3 и стакан 5 кожуха полуоси выполнены из бронзы. Выполнение внутренней шайбы и стакана кожуха полуоси из цветного металла - бронзы, обеспечивает не только их осевую фиксацию, но и бронза работает как элемент охлаждения узла трения шайбы и стакана с полуосью.
При этом толщина, а внутренней шайбы 3 составляет от 6 до 20 мм. При толщине меньше 6 мм она будет деформироваться и пропускать воду и грязь при эксплуатации транспортного средства, при толщине шайбы больше 20 мм предлагаемое устройство будет неработоспособно, т.к. стакан 5 кожуха полуоси будет вываливаться.
Внутренняя шайба 3 установлена в отверстии 2 с натягом и поджата манжетой 4. Внутренняя шайба 3 может дополнительно вклеиваться в отверстие 2 на аэробный герметик, что гарантированно не дает ей возможности прокручиваться.
Манжет 4 выполнен стандартным из эластичного материала, например, резины или полиуретана и установлен в отверстии 2 с натягом.
1
1
1
Стакан 5 кожуха полуоси (фиг. 2) выполнен в виде цилиндрической втулки 8, длиной b от 7 до 19 мм с наружным буртиком 9. Если b будет менее 7 мм, то не будет обеспечена фиксация стакана в осевом направлении и будет пропускать воду и грязь. Если b будет превышать 13,5 мм, то устройство будет не работоспособно, стакан кожуха полуоси будет вываливаться при эксплуатации.
2
2
При этом наружный буртик 9 стакана выполнен в виде грязезащитного кожуха длиной b не 7 мм, на внутренней боковой поверхности которого выполнена кольцевая канавка 10, в которой установлен кольцевой уплотнительный элемент 11, выполненный, например, из войлока, и пропитанный литиевой или силиконовой смазкой, что дало возможность исключить попадание грязи на рабочие поверхности ШРУС на выходе узла. Если b будет менее 7 мм, то устройство будет пропускать воду и грязь.
Увеличение ширины внутренней шайбы, длины втулки стакана по сравнению с прототипом, плотно устанавливаемых в вилку поворотного кулака, обеспечивает их осевую фиксацию.
В грязезащитном кожухе плотно установлен упорный прилив 7 полуоси 6 шарнира равных угловых скоростей. Установка в грязезащитном кожухе уплотнительного элемента, пропитанного смазкой, обеспечивает осевую фиксацию стакана за счет более плотной посадки в нем упорного прилива полуоси и защиту от попадания грязи и пыли.
Стакан 5 кожуха полуоси для того чтобы избежать прокручивания плотно установлен в отверстии 2, например, с натягом или может быть вклеен на аэробный герметик.
Для обеспечения осевой фиксации стакан 5 кожуха полуоси может быть зафиксирован от прокручивания фиксирующим элементом 12 (фиг. 3), например, крепежным элементом - специальным болтом или установочным винтом, вставленным в сквозное резьбовое отверстие 13, которое выполняется в вилке 1 поворотного кулака (фиг. 4) в зоне расположения втулки 8 стакана 5, до упора с ней.
Дополнительно для усиления осевой фиксации в вилке 1 поворотного кулака в зоне расположения внутренней шайбы 3 может быть выполнено дополнительное сквозное резьбовое отверстие 14, в которое установлен дополнительный фиксирующий элемент (на фиг. не показан), например, крепежный элемент - установочный винт или специальный болт, до упора с внутренней шайбой 3.
Установление крепежных элементов в сквозные отверстия вилки поворотного кулака до упора с цилиндрической втулкой наружного стакана кожуха полуоси и с внутренней шайбой, обеспечивает их осевую фиксацию.
Внутренние диаметры шайбы 3 и стакана 5 кожуха полуоси максимально приближены к диаметру рабочей части ШРУС с отклонением +- (0,05-0,07) мм.
Зазор между полуосью 6 шарнира равных угловых скоростей и внутренними отверстиями шайбы 3 и стакана 5 кожуха полуоси не превышает 0,5 мм и заполнен консистентной смазкой, например, МС 1000.
Установка внутренней шайбы и стакана кожуха полуоси с зазором не более 0,5 мм от полуоси шарнира равных угловых скоростей обеспечивает их осевую фиксацию, а заполнение зазора смазкой обеспечивает в парах трения бронза - сталь (втулка - полуось, стакан - полуось) образование защитной пленки, снижающей интенсивность изнашивания от биения и препятствующей проникновению грязи и воды. При зазоре более 0,5 мм не образуется защитная пленка, препятствующая проникновению грязи и воды.
Устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа (фиг. 1) работает следующим образом.
При эксплуатации транспортного средства материал - бронза работает как элемент охлаждения узла трения шайбы и стакана с полуосью, а толщина шайбы не позволяет ей деформироваться и тем самым пропускать воду и грязь во внутрь узла. Размеры внутренней шайбы и стакана, плотно устанавливаемых в вилку поворотного кулака за счет осевой фиксации, обеспечивают снижение осевого биения ШРУС моста и защиту от попадания грязи и воды. Смазка обеспечивает в парах трения бронза - сталь (втулка - полуось и стакан - полуось) образование защитной пленки, снижающей интенсивность изнашивания от биения и препятствующей проникновению грязи и воды. При этом кольцевой уплотнительный элемент 11 не дает воде и грязи попадать на рабочие поверхности ШРУС на выходе узла.
Сборка устройства осуществляется следующим образом.
Предварительно выполняют отверстие 13 и при необходимости дополнительное отверстие 14 в вилке 1 поворотного кулака. В отверстие 2 вилки поворотного кулака (фиг. 1) плотно устанавливают (с натягом или на герметик) внутреннюю шайбу 2, вслед за которой манжету 4. Перед установкой внутренней шайбы в ее отверстие и на наружную поверхность наносят консистентную смазку, например, МС 1000, для того чтобы при эксплуатации не произошло спекания рабочих поверхностей стакана и полуоси ШРУС.
В кольцевую канавку 10 (фиг. 2) грязезащитного кожуха стакана 5 устанавливают уплотнительный элемент 11, пропитанный смазкой. Втулку 8 стакана 5 кожуха полуоси плотно устанавливают (с натягом или на герметик) в отверстие 2 за манжетой 4, поджимая ее. Перед установкой стакана в его отверстие и на наружную поверхность наносят консистентную смазку, например, МС 1000, для того чтобы при эксплуатации не произошло спекания рабочих поверхностей стакана и полуоси ШРУС.
Далее полуось 6 ШРУС вставляют в соосные отверстия шайбы 3, манжеты 4 и стакана 5 до упора упорным приливом 7 в грязезащитный кожух стакана 5.
В предварительно просверленное отверстие 13 вилки поворотного кулака вставляют крепежный элемент 12 до упора с цилиндрической втулкой стакана 5 кожуха полуоси. Для усиления осевой фиксации в предварительно просверленное отверстие 14 вилки 1 поворотного кулака вставляют дополнительный крепежный элемент до упора с внутренней шайбой 3.
Разборку устройства выполняют в обратном порядке.
Предложенная конструкция устройства для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа была изготовлена и установлена на автомобиле УАЗ Патриот с передним мостом Спайсер с кулаком открытого типа. В процессе испытаний предлагаемого устройства (https://www.youtube.com/channel/UC6-n2VXreAg9I-dJOPIOFƒQ). Испытания ремонтного комплекта моста Спайсер с кулаком открытого типа, опубл. 24.06.2021) было подтверждено повышение эффективности защиты картера моста при эксплуатации транспортного средства от попадания грязи и воды. Разборка устройства после работы в течение 5 часов в экстремальных условиях (в реальности таких нет) подтвердила, что вода и грязь не прошли дальше манжеты в картер моста.
Предлагаемое устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа препятствует проникновению грязи и воды в устройство и далее в картер моста, за счет снижения износа рабочих поверхностей полуоси ШРУС в зонах контакта с внутренней шайбой и стаканом кожуха полуоси, путем обеспечения осевой фиксации ШРУС в поворотном кулаке открытого типа и исключения деформации внутренней шайбы и манжеты и стакана кожуха полуоси от повышенной температуры при эксплуатации транспортного средства.