Ступичный узел транспортного средства

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована в конструкциях ступичных узлов транспортных средств.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является ступичный узел транспортного средства («Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту автомобилей: ВАЗ-21213, ВАЗ-21214, ВАЗ-21217, ВАЗ-2129, ВАЗ-2130, ВАЗ-2131, ВАЗ-21312», г. Москва, Издательство «Ливр», 1999 г., рис. 4-1 стр. 94 (и цветной рис 4-1 во вкладке)), включающий поворотный кулак, ступицу с внутренним шлицевым отверстием, в котором расположен и закреплен гайкой через коническую втулку шлицевой вал корпуса наружного шарнира привода колеса, подшипниковый узел с двумя разнесенными друг от друга коническими роликовыми подшипниками, установленными наружными кольцами в полости корпуса кулака, а во внутренних кольцах которых установлена ступица. Подшипники изолированы от внешней среды сальниками, расположенными с их внешних сторон, причем наружный сальник по внутреннему диаметру контактирует с наружной втулкой, напрессованной на ступице и опирающейся наружным торцом своей отходящей внутрь части в торец внутреннего кольца наружного конического роликового подшипника, а внутренним торцом этой отходящей внутрь части в торец выступа ступицы, внутренний же сальник по внутреннему диаметру расположен контактирует с внутренней втулкой. В свою очередь, сальники защищены от внешней среды наружным и внутренним грязезащитными кольцами. Наружное грязезащитное кольцо неподвижно установлено установочным отгибом на наружной проточке наружного выступа поворотного кулака с расположением защитным отгибом с минимальным зазором в проточке ступицы. Внутреннее грязезащитное кольцо установлено отверстием своей поперечно расположенной к оси ступичного узла установочной частью на корпусе наружного шарнира привода колеса с прижатием этой части наружным торцом напрессованной на корпус наружного шарнира привода колеса внутренней втулки, упирающейся внутренним торцом в наружный торец внутреннего кольца внутреннего конического роликового подшипника, а своей защитной частью внутреннее грязезащитное кольцо огибает внутренний выступ поворотного кулака, причем защитная часть этого внутреннее грязезащитное кольцо состоит из трех участков, внутренний и наружный из которых расположены продольно относительно оси ступичного узла, а средний - поперечно. Под фланцем ступицы установлен и закреплен посредством болтов тормозной диск таким образом, что наружная поверхность тормозного диска контактирует с внутренней поверхностью фланца ступицы.
Недостатками данного технического решения ступичного узла транспортного средства являются:
- излишне сложная конструкция из-за использования в ней большого количества сложных составляющих деталей, таких как, двух разнесенных друг от друга конических роликовых подшипников, двух сальников, двух грязезащитных колец, двух втулок, конусной втулки;
- излишне усложненная схема расположения тормозного диска относительно ступицы и как следствие излишне трудоемкая технологии сборки узла и его разборки из-за установки тормозного диска под фланцем ступицы, а не на фланце;
излишняя металлоемкость кулака из-за необходимости выполнения корпуса кулака широким для расположения в его полости конических роликовых подшипников с разнесением друг от друга;
сложная многоступенчатая внутренняя поверхность полости корпуса кулака под подшипники и сальники;
сложность регулировки и поддержания постоянных необходимых рабочих зазоров в ступичном узле из-за того, что жесткость пакета деталей, стянутых в осевом направлении, получается очень высокой и, при минимальном смятии контактирующих поверхностей входящих в ступичный узел деталей и при износе составляющих деталей подшипников, усилие осевой стяжки значительно уменьшается, а это приводит к нарушениям в работе ступичного узла, шуму подшипника, снижению его надежности и долговечности.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в упрощении конструкции ступичного узла со снижением его металлоемкости, и как следствие, в улучшении технологичности изготовления, сборки и разборки в эксплуатации с одновременным обеспечением постоянного (стабильного) усилия осевой стяжки его деталей на протяжении заданного (установленного) срока эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в ступичном узле транспортного средства, включающем поворотный кулак, ступицу с внутренним шлицевым отверстием, в котором расположен и закреплен гайкой шлицевой вал корпуса наружного шарнира привода колеса, подшипниковый узел, установленный по наружному диаметру в полости корпуса поворотного кулака и в котором по внутреннему диаметру установлена ступица, а также включающем тормозной диск, соединенный с фланцем ступицы, и элементы защиты полости корпуса поворотного кулака, в качестве одного из них применено внутреннее грязезащитное кольцо, согласно полезной модели в качестве подшипникового узла применен двухрядный радиально-упорный шариковый подшипник с двумя внутренними кольцами, установленный в выполненной одинакового диаметра по всей ширине полости корпуса поворотного кулака с фиксацией его наружного кольца посредством двух стопорных колец, расположенных в проточках образующей поверхности этой полости, внутренние кольца подшипника расположены непосредственно между торцом меньшего внутреннего выступа ступицы и торцом упорного выступа корпуса наружного шарнира привода колеса, на наружной боковой поверхности этого упорного выступа напрессовано установочной частью внутреннее грязезащитное кольцо, охватывающее своей защитной частью с зазором внутренний выступ внутренней части корпуса поворотного кулака, в качестве второго элемента защиты полости которого со стороны его наружной части применено, на виде в осевом сечении узла, лабиринтное уплотнение с основным коническим участком, имеющим минимальный заданный зазор между его наружной конической поверхностью наружного выступа наружной части корпуса поворотного кулака и его внутренней конической поверхностью большего внутреннего выступа ступицы, а тормозной диск в соединении с фланцем ступицы контактирует своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью этого фланца.
В частном случае, установочная часть внутреннего грязезащитного кольца ступичного узла выполнена в виде отбортовки, продольно расположенной относительно оси узла в осевом его сечении.
В частном случае, в осевом сечении ступичного узла, охватывающая защитная часть его внутреннего грязезащитного кольца состоит из трех участков, внутренний и наружный из которых расположены продольно относительно оси узла, а средний - поперечно, причем наружный участок защитной части расположен в кольцевой канавке внутренней части корпуса поворотного кулака, образующей его внутренний выступ.
В частном случае, в осевом сечении ступичного узла, кроме основного конического участка, лабиринтное уплотнение узла между корпусом поворотного кулака и ступицей имеет наружный поперечный участок, центральный поперечный участок и внутренний продольный участок.
В частном случае, между гайкой ступичного узла, крепящей шлицевой вал корпуса наружного шарнира привода колеса в ступице, и ее опорной поверхностью установлена плоская шайба.
В частном случае, на наружной поверхности наружной части корпуса поворотного кулака ступичного узла, вблизи торцевой поверхности этой части, выполнена кольцевая канавка.
В частном случае, тормозной диск ступичного узла соединен с фланцем ступицы посредством болтов, запрессованных во фланце ступицы.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется на чертежах:
Фиг. 1. - ступичный узел транспортного средства (продольный осевой разрез);
Фиг. 2. - вид А на фиг. 1.
Ступичный узел транспортного средства включает поворотный кулак 1, ступицу 2 с внутренним шлицевым отверстием 3, в котором расположен и закреплен гайкой 4 шлицевой вал 5 корпуса 6 наружного шарнира 7 привода колеса, подшипниковый узел 8, установленный по своему наружному диаметру в полости 9 корпуса 10 поворотного кулака 1 и в котором по его внутреннему диаметру установлена ступица 2, а также включает тормозной диск 11, соединенный с фланцем 12 ступицы 2, и включает элементы защиты полости 9 корпуса 10 поворотного кулака 1, в качестве одного из них применено внутреннее грязезащитное кольцо 13.
В качестве подшипникового узла 8 применен двухрядный радиально-упорный шариковый подшипник 14 с двумя внутренними кольцами 15, установленный в выполненной одинакового диаметра «d» по всей ширине «S» полости 9 корпуса 10 поворотного кулака 1 с фиксацией его наружного кольца 16 посредством двух стопорных колец 17, расположенных в проточках 18 образующей поверхности 19 этой полости 9, внутренние кольца 15 подшипника 14 расположены непосредственно между торцом 20 меньшего внутреннего выступа 21 ступицы 2 и торцом 22 упорного выступа 23 корпуса 6 наружного шарнира 7 привода колеса, на наружной боковой поверхности 24 этого упорного выступа 23 корпуса 6 наружного шарнира 7 напрессовано установочной частью 25 внутреннее грязезащитное кольцо 13, охватывающее своей защитной частью с зазором 26 внутренний выступ 27 внутренней части 28 корпуса 10 поворотного кулака 1. В качестве второго элемента защиты полости 9 корпуса 10 поворотного кулака 1 со стороны его наружной части 29 применено, на виде в осевом сечении узла, лабиринтное уплотнение 30 с основным коническим участком 31, имеющим минимальный заданный зазор между его наружной конической поверхностью 32 наружного выступа 33 наружной части 29 корпуса 10 поворотного кулака 1 и его внутренней конической поверхностью 34 большего внутреннего выступа 35 ступицы 2, а тормозной диск 11 в соединении с фланцем 12 ступицы 2 контактирует своей внутренней поверхностью 36 с наружной поверхностью 37 этого фланца 12.
В частном случае, установочная часть 25 внутреннего грязезащитного кольца 13 ступичного узла выполнена в виде отбортовки, продольно расположенной относительно оси «L» узла в осевом его сечении.
В частном случае, в осевом сечении ступичного узла, охватывающая защитная часть его внутреннего грязезащитного кольца 13 состоит из трех участков, внутренний 38 и наружный 39 из которых расположены продольно относительно оси «L» узла, а средний 40 - поперечно, причем наружный участок 39 защитной части расположен в кольцевой канавке 41 внутренней части 28 корпуса 10 поворотного кулака 1, образующей его внутренний выступ 27.
В частном случае, в осевом сечении ступичного узла, кроме основного конического участка 31, лабиринтное уплотнение 30 узла между корпусом 10 поворотного кулака 1 и ступицей 2 имеет наружный поперечный участок 42, центральный поперечный участок 43, поперечно расположенные к его оси «L», и внутренний продольный участок 44, продольно расположенный к его оси «L».
Наружный поперечный участок 42 лабиринтного уплотнения 30 ступичного узла имеет зазор между его образующей торцевой поверхностью 45 наружной части 29 корпуса 10 поворотного кулака 1 и торцевой поверхностью 46 большего внутреннего выступа 35 ступицы 2.
Центральный поперечный участок 43 лабиринтного уплотнения 30 ступичного узла имеет зазор между его образующей торцевой поверхностью 47 наружного выступа 33 наружной части 29 корпуса 10 поворотного кулака 1 и поверхностью 48 углубления, образованного между средним внутренним выступом 49 и большим внутренним выступом 35 ступицы 2
Внутренний продольный участок 44 лабиринтного уплотнения 30 ступичного узла имеет зазор между наружной боковой поверхностью 50 среднего внутреннего выступа 49 ступицы 2 и участком образующей поверхности 19 полости 9 корпуса 10 поворотного кулака 1 в наружном выступе 33 наружной части 29 этого корпуса 10.
В частном случае, между гайкой 4 ступичного узла, крепящей шлицевой вал 5 корпуса 6 наружного шарнира 7 привода колеса в ступице 2, и ее опорной поверхностью установлена плоская шайба 51.
В частном случае, на наружной поверхности 52 наружной части 29 корпуса 10 поворотного кулака 1 ступичного узла, вблизи торцевой поверхности 45 этой части 29, выполнена кольцевая канавка 53, имеющая скругленную образующую в осевом сечении узла и предназначенную для того, чтобы по ней стекала жидкость, попадающая из внешней среды, не доходя до лабиринтного уплотнения 30.
В частном случае, тормозной диск 11 ступичного узла соединен с фланцем 12 ступицы 2 посредством болтов 54, запрессованных во фланце 12 ступицы 2.