УСТРОЙСТВО СТУПИЧНОГО УЗЛА КОЛЕСА ЛЕГКОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к ступичным узлам с подвода воздуха к шинам колес транспортных средств.
Известен метод адаптации колесно-ступичного узла для использования системы центральной подкачки шин (патент US №5535516А от 16.07.1996). В колесно-ступичном узле с внутренней стороны установлен специальный ступичный подшипник, внутреннее кольцо которого неподвижно и имеет отверстие для подачи воздуха. Чтобы воздух не проходил через подшипники, применены радиальные уплотнения, устанавливаемые между кольцами подшипника. Недостаток такого подвода воздуха к шине является пониженная ремонтопригодность вследствие использования специального подшипника с воздухопроводящими каналами.
Известно устройство подвода воздуха к шинам легкового транспортного средства (патент RU №113697 U1 от 30.09.2011), связанное с установкой на ступицу колеса воздухоподводящей головки, связанной с входным воздушным трубопроводом и с каналом отвода воздуха от головки к шине. Недостатком такого решения является пониженная износостойкость ступичного узла вследствие увеличенной неподрессоренной массы вызываемой установкой массивной воздухоподводящей головки.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является устройство ступичного узла с системой подвода воздуха к шинам (патент RU №111479 U1 от 12.07.2011, прототип) колесного транспортного средства, состоящее из имеющих воздухопроводящие каналы: ступицы с двумя коническими подшипниками, цапфы с неподвижной втулкой и вращающегося со ступицей блока манжет и пневмолиний подачи сжатого воздуха от источника через канал в колесном диске к шине.
Недостатком данного решения является пониженные технологичность, надежность и ремонтопригодность вследствие больших габаритов ступичного вызывающих увеличенную неподрессоренную массу.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - повышение надежности, технологичности и ремонтопригодности устройства ступичного узла колеса легкового транспортного средства с подвода воздуха к шине.
Техническая задача решена в устройстве состоящим из ступичного узла колеса легкового транспортного средства с подводом воздуха к шине, состоящее из имеющих воздухопроводящие каналы: ступицы с двумя коническими подшипниками, цапфы с неподвижной втулкой и вращающегося со ступицей блока манжет и пневмолиний подачи сжатого воздуха от источника через канал в колесном диске к шине, при этом ступичный узел имеет закрепленный на ступице фланец с резьбовым портом, соединяющий пневмолинией воздухопроводящий канал в ступице с портом в основании колесного диска, при этом вращающийся блок манжет размещен между упорными кольцами подшипников ступицы, неподвижная втулка установлена на цапфе с торцевыми зазорами между ней и внутренними обоймами подшипников ступицы, имеет по краям торцевые проточки с установленными в них уплотнительными кольцами для фиксации положения втулки относительно цапфы.
Для предотвращения утечек воздуха из воздухоподводящих каналов в процессе эксплуатации величина каждого зазора между торцами неподвижной втулки и обоймами подшипников составляет 0,1…0,3 от диаметра сечения уплотнительного кольца, а высота каждой торцовой проточки во втулке составляет 0,5…0,65 от диаметра сечения уплотнительного кольца.
Решение технической задачи - повышение надежности, технологичности и ремонтопригодности ступичного узла колеса легкового транспортного средства с подводом воздуха к шине обеспечивается за счет следующих отличительных признаков устройства:
ступичный узел имеет закрепленный на ступице фланец с резьбовым портом, соединяющий пневмолинией воздухопроводящий канал в ступице с портом в основании колесного диска, при этом вращающийся блок манжет размещен между упорными кольцами подшипников ступицы, неподвижная втулка установлена на цапфе с торцевыми зазорами между ней и внутренними обоймами подшипников ступицы, имеет по краям торцевые проточки с установленными в них уплотнительными кольцами для фиксации положения втулки относительно цапфы.
Предложенная совокупность отличительных признаков не обнаружена в процессе проведенного патентно-информационного поиска, следовательно, техническое решение соответствует критерию «новизна».
На фиг. 1 изображен общий вид устройства ступичного узла.
На фиг. 2 показана увеличенная область А на фиг. 1.
На фиг. 3 изображено поперечное сечение Б-Б на фиг. 2.
На фиг. 4 показана авторская реализация на автомобиле модели УАЗ «Патриот» полезной модели устройства ступичного узла колеса.
Устройство ступичного узла 1 (фиг. 1-4) колеса легкового транспортного средства (не показано) с подводом воздуха к шине 2 содержит ступицу 3 с воздухопроводящим каналом 4, установленных в ступицу 3 двух конических подшипников 5, упорных колец 6, сальника 7, обеспечивающего защиту ступицы от внешней среды, и блока манжет 8 с воздухопроводящими каналами 9. Блок манжет 8, располагаемый между упорными кольцами 6 ступичных подшипников 5, с установленными манжетами 10. Манжеты 10 установлены таким образом, что одна манжета ограничена буртиком 11 на блоке манжет 8, а вторая - стопорным кольцом 12. Уплотнение между блоком манжет 8 и ступицей 3 обеспечивается уплотнительными кольцами 13.
Ступица 3, в сборе с указанными выше компонентами, устанавливается на закрепленную на ходовой части 14 (показана условно) транспортного средства цапфу 15 с воздухопроводящим каналом 16 и фитингом 17 для соединения пневмолиний 18 от источника сжатого воздуха с воздухопроводящим каналом 16 в цапфе 15. На цапфу 15 между внутренними обоймами 19 подшипников 5 ступицы 3 установлена неподвижная втулка 20, со связанным с воздухоподводящим каналом 16 в цапфе 15 каналом 21. Втулка 20 фиксируется и герметизируется двумя резиновыми кольцами 22, установленными со сторон внутренних обойм 19 подшипников 5 ступицы 3, которые при сборке узла, поджимаются в торцевые проточки 23. Форма проточек 23 под установку уплотнительных колец 22 может быть прямоугольного сечения с заходными фасками, как показано на фиг. 2 или иной формы, например трапециевидной или полукруглой и определена пропорциями:
высота профиля проточки h=(0,5…0,65)*d, где d - диаметр сечения уплотнительного кольца;
зазор между втулкой 20 и обоймой 19 подшипника 5 s=(0,1…0,3)*d, где d - диаметр сечения уплотнительного кольца.
Данные пропорции высоты профиля проточки h втулки 20 и зазора между втулкой 20 и обоймой 19 обеспечивают деформацию уплотнительных колец 22 без их повреждения и герметичность воздухопроводящих каналов. При уменьшении высоты проточки h менее 0,5 от диаметра сечения уплотнительного кольца возрастает вероятность повреждения колец, а при увеличении значения свыше 0,65 - возрастает вероятность поворота втулки 20, изнашивания колец 22 в процессе эксплуатации и утечки сжатого воздуха из воздухопроводящих каналов.
Зазоры s между втулкой 20 и внутренней обоймой 19 подшипника 5 обеспечивают свободу регулирования конических подшипников 5 регулировочной гайкой 24 фиксируемой контргайкой 25. При уменьшении значения зазора s менее 0,1 от диаметра сечения уплотнительного кольца возможен упор внутренних обойм 19 подшипников 5 во втулку 20, тем самым уменьшается возможность регулирования зазора в подшипниках 5, а при увеличении зазора более 0,3 - появляется возможность выдавливания уплотнительных колец 22 сжатым воздухом, проходящим по воздухоподводящему каналу 16 во втулке 15.
Ступичный узел 1 имеет закрепленный на ступице фланец 26 с резьбовым портом 27, соединяющим воздухопроводящий канал 4 в ступице 3 пневмолинией 28 с портом 29 в основании колесного диска 30. Уплотнение между резьбовым портом 27 и воздухоподводящим каналом 4 обеспечивается уплотнительным кольцом 31. При необходимости длительности стоянки в пневмолиния 28 между резьбовым портом 27 и портом 29 может быть встроен запорный кран 32 (фиг. 4).
Порядок подачи сжатого воздуха к шине следующий: воздух, поступающий от источника по пневмолиний 18, через фитинг 17 (фиг. 1, фиг. 2) подается в воздухопроводящий канал 16 в цапфе 15, попадая далее в полость 21, ограниченную резиновыми уплотнительными кольцами 22, внешней поверхностью цапфы 15 и внутренней поверхностью втулки 20, представляющий собой кольцевой воздухопроводящий канал (фиг. 3). Из полости 21 сжатый воздух через отверстие во втулке 34 подается в полость 35, образованную манжетами 10, внешней поверхностью втулки 20 и внутренней поверхностью корпуса блока манжет 8, представляющий собой кольцевой воздухопроводящий канал. Сжатый воздух через воздухопроводящий канал 9 в корпусе блока манжет 8 из полости 35 подается в полость 36, образованную резиновыми уплотнительными кольцами 13, внешней поверхностью корпуса блока манжет 8 и внутренней поверхностью ступицы 3, представляющий собой кольцевой воздухопроводящий канал. Сжатый воздух из полости 36 подается в воздухопроводящий канал 4 и через резьбовой порт 27 в пневмолинию 28.
Заявленная полезная модель была реализована и находилась в эксплуатации на легковом автомобиле модели УАЗ «Патриот» (фиг. 4) в течение 5 месяцев при пробеге 10000 км. Ступичный узел колеса с подводом воздуха изготовлен из серийных деталей, выпускаемых заводом-изготовителем, и не требует изменения конструкции элементов ходовой части автомобиля и элементов тормозной системы, тормозного диска 37 и зубчатого кольца 38 АБС.
Заявляемое устройство соответствует требованию промышленной применимости и может быть выполнено на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных материалов и технологий с возможностью изготовления из серийно выпускаемых деталях ступичного узла завода-изготовителя транспортного средства, что существенно поднимает технологичность ступичного узла колеса легкового транспортного средства с подвода воздуха к шине и уменьшает стоимость внедрения предложенного, в соответствии с полезной моделью, технического решения и надежность транспортного средства в эксплуатации.