Колесный редуктор транспортного средства
WHEEL REDUCTION GEAR OF A VEHICLE

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к устройствам передачи и увеличения крутящего момента от трансмиссии к колесам, и, при необходимости, увеличения клиренса.
Таким устройством является колесный редуктор, в простейшем виде представляющий из себя пару шестерен, которые могут быть внешнего либо внутреннего зацепления.
Известен наиболее общий случай колесного редуктора с внешним зацеплением ([1] стр. 447 рис. 7.25 и стр. 434 рис. 7.11) и наиболее общий случай колесного редуктора с внутренним зацеплением ([1] стр. 435 рис 7.120), ([2] патент №943020). Общим для всех известных решений является наличие элемента, выполняющего функции цапфы либо оси, несущей подшипники и передающей нагрузки на корпус редуктора, и ступицы, вращающейся на подшипниках цапфы и служащей опорой для крепления диска колеса.
Характерной особенностью данных решений является наличие плеча действия силы, возникающей в зацеплении шестерен, воспринимаемых консольно расположенными подшипниками цапфы, а также малое плечо восприятия силы ступичных подшипников, воспринимающих вес машины и реакции сил от дороги.
Другой общей особенностью является наличие высоких контактных напряжений в зубчатом зацеплении из-за малого диаметра шестерен.
Предлагаемое техническое решение предусматривает радикальное снижение сил как в подшипниках, так и в пятне контакта шестерен, за счет выноса этих элементов на максимально возможный диаметр, наиболее близко к посадочному месту шины.
Радикальное снижение сил в элементах конструкции колесного редуктора открывает новую возможность - применение неметаллических материалов, таких, как сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМП). Что не только радикально снижает вес узла (примерно в 2 раза по сравнению с аналогичным узлом из алюминиевых сплавов, и примерно в 4 раза по сравнению с конструкцией из стали или чугуна при условии соблюдения равнопрочности) но и позволяет применить ведомую шестерню также из неметаллических материалов (СВМП).
Попутно применение СВМП снимает проблемы коррозии, что исключает из процесса производства этапы гальванической обработки или покраски.
Применение СВМП в конструкции позволяет существенно удешевить процесс производства, т.к. при технологии спекания в пресс-формах возможно исключить механическую обработку деталей.
Другое оригинальное техническое решение предлагаемого изобретения состоит в уменьшении до возможного минимума количества конструктивных элементов колесного редуктора за счет совмещения функций разных элементов в одном. Это также приводит к снижению веса конструкции, повышению надежности, уменьшению стоимости.
Это достигнуто путем отказа от цапфы, как отдельного элемента, за счет возложения ее функций непосредственно на корпус редуктора, отказа от ступицы, как отдельной детали, за счет возложения функций ступицы непосредственно на обод колеса, и отказа от ведомой шестерни в виде отдельной детали путем выполнения ее в виде части обода колеса.
Расположение в предлагаемой конструкции подшипников ведущего вала и подшипников обода практически друг над другом снижает до возможного минимума консольность восприятия нагрузок как от сил в зубчатом зацеплении, так и реакций от дороги, что также уменьшает нагрузки на элементы и позволяет уменьшить их массу.
Изобретение поясняется чертежами (фиг. 1 и 2).
Выполнение корпуса редуктора в сочетании с крышкой в предложенном варианте, занимающем практически весь внутренний объем колеса, повышает его водоизмещение до максимально возможного, что важно для амфибийных транспортных средств. Колесный редуктор содержит ведущий вал 1 с закрепленной на нем ведущей шестерней 2. Вал вращается в подшипниках, установленных в проточке корпуса 3. Корпус служит для соединения редуктора с элементами подвески. На внешней поверхности корпуса установлены подшипники, на которых вращается обод колеса 4. Для удобства сборки и возможности монтажа шины 7 обод выполнен из двух половин, стянутых болтами 8. Внешняя половина обода выполнена в виде зубчатого колеса с внутренним зацеплением 5. К внешней половине обода крепится крышка 6, которая служит для защиты редуктора от попадания воды и грязи, для удержания смазочного материала, а также для увеличения водоизмещения колеса. Для защиты от повреждений препятствиями закраины 9 (фиг. 2) обода могут быть выполнены металлическими в виде отдельных деталей.
Данное изобретение может применяться в конструкции транспортных средств, в первую очередь внедорожных, в конструкции роботизированных и дистанционно управляемых транспортных средств, а также в конструкции моделей и игрушек.
Источники
1. Яскевич З.М.: Машиностроение, 1985.
2. Патент №943020 авторы Миронов А.П. и Миронов В.А.