СИСТЕМА ПОДКАЧКИ ШИН
TYRE INFLATION SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе подкачки шин для транспортного средства. Более конкретно, изобретение относится к системе подкачки шин, в которой используется канал, проходящий через ступицу, для подачи текучей среды под давлением, такой как воздух, к одной или нескольким шинам, установленным на ведущем мосту транспортного средства.
Уровень техники
Системы подкачки шин транспортных средств используются для того, чтобы обеспечить возможность использования транспортных средств на разных типах местности и снизить требования к их техобслуживанию. Например, давление в нескольких шинах, связанных по текучей среде с системой подкачки шин, может быть уменьшено для обеспечения дополнительного тягового усилия транспортного средства или увеличено для уменьшения сопротивления качению и повышения топливной экономичности транспортного средства. Помимо этого, использование системы подкачки шин позволяет избежать необходимости периодической проверки давления и регулировки давления в каждой шине. Между тем, установка системы подкачки шин на ведущем мосту затруднена из-за дополнительных сложностей, ограниченного пространства и связанных с этим затрат.
Поэтому было бы желательно предложить систему подкачки шин, которая обладает одним или несколькими из вышеуказанных преимуществ и позволяет устранить вышеуказанные недостатки.
Раскрытие изобретения
Предлагается система подкачки шин.
По одному из вариантов осуществления система подкачки шин содержит картер моста и уплотнительное кольцо. Уплотнительное кольцо расположено на картере моста и снабжено проходящим через него каналом. Система подкачки шин содержит ступицу, которая вращательно установлена на картере моста. Ступица расположена рядом с уплотнительным кольцом и снабжена проходящим через нее каналом, который сообщается по текучей среде с каналом, проходящим через крепеж, находящийся в зацеплении со ступицей. Система подкачки шин также содержит внутреннее вращающееся уплотнение, расположенное между уплотнительным кольцом и ступицей, и внешнее вращающееся уплотнение, расположенное между уплотнительным кольцом и ступицей. Канал, проходящий через ступицу, сообщается по текучей среде с каналом, проходящим через уплотнительное кольцо в области между внутренним вращающимся уплотнением и внешним вращающимся уплотнением. Кроме этого, система подкачки шин содержит подшипниковое уплотнение, расположенное между ступицей и картером моста, с внешней стороны от внешнего вращающегося уплотнения.
По другому варианту осуществления система подкачки шин содержит картер моста и уплотнительное кольцо. Уплотнительное кольцо расположено на картере моста и снабжено проходящим через него каналом. Система подкачки шин содержит ступицу, которая вращательно установлена на картере моста. Ступица расположена рядом с уплотнительным кольцом и снабжена проходящим через нее каналом, который сообщается по текучей среде с каналом, проходящим через крепеж, находящийся в зацеплении со ступицей. Кроме этого, система подкачки шин содержит тональное кольцо, которое закреплено к внутреннему торцу ступицы. Система подкачки шин также содержит внутреннее вращающееся уплотнение, которое расположено между уплотнительным кольцом и ступицей и упирается встык в тональное кольцо, и внешнее вращающееся уплотнение, которое расположено между уплотнительным кольцом и ступицей и разнесено от внутреннего вращающегося уплотнения. Канал, проходящий через ступицу, сообщается по текучей среде с каналом, проходящим через уплотнительное кольцо в области между внутренним вращающимся уплотнением и внешним вращающимся уплотнением. Помимо этого, система подкачки шин содержит подшипниковое уплотнение, расположенное между ступицей и картером моста, с внешней стороны от внешнего вращающегося уплотнения, и вентиляционное отверстие, проходящее через ступицу. Вентиляционное отверстие сообщается по текучей среде с зазором, имеющимся между уплотнительным кольцом и внешним вращающимся уплотнением.
Краткое описание чертежей
Вышеуказанные, а также другие преимущества процесса станут сразу понятны специалистам в данной области техники из последующего подробного описания с учетом прилагаемых чертежей.
На фиг. 1 показан вид спереди узла ведущего моста, снабженного системой подкачки шин по изобретению.
На фиг. 2 изображен вид с торца узла ведущего вала по фиг. 1.
На фиг. 3 изображен вид в сечении части ведущего моста по фиг. 1 вдоль линии 3-3 и изображен один из вариантов осуществления системы подкачки шин по изобретению.
На фиг. 4 изображен вид в сечении части ведущего моста по фиг. 1 вдоль линии 4-4 и изображен один из вариантов осуществления системы подкачки шин по изобретению.
На фиг. 5 изображен вид в сечении части ведущего моста по фиг. 1 вдоль линии 5-5, в целях упрощения восприятия детали ступицы не показаны, и изображен другой вариант осуществления системы подкачки шин по изобретению.
На фиг. 6 показан вид в перспективе одного из вариантов осуществления уплотнительного кольца, используемого по различным вариантам осуществления системы подкачки шин.
На фиг. 7 показан вид в плане уплотнительного кольца по фиг. 6.
На фиг. 8 изображен вид в сечении уплотнительного кольца вдоль линии 8-8.
На фиг. 9 показан вид в сечении фрагмента одного из вариантов осуществления внешнего вращающегося уплотнения, используемого по различным вариантам осуществления системы подкачки шин.
На фиг. 10 показан вид в сечении фрагмента одного из вариантов осуществления внутреннего вращающегося уплотнения, используемого по различным вариантам осуществления системы подкачки шин.
На фиг. 11 показан укрупненный вид части системы подкачки шин по фиг. 3, без некоторых деталей системы, которые в целях упрощения восприятия не показаны.
На фиг. 12 показан вид в перспективе одного из вариантов осуществления тонального кольца, используемого по различным вариантам осуществления системы подкачки шин.
Осуществление изобретения
Следует понимать, что изобретение допускает различные альтернативные компоновки и последовательность этапов, за исключением случаем, когда явно оговорено иное. Также следует понимать, что конкретные устройства, узлы, системы и процессы, изображенные на прилагаемых чертежах и рассматриваемые в последующем описании изобретения, являются лишь типовыми вариантами осуществления концепций изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения. Поэтому конкретные размеры, направления и другие физические характеристики, относящиеся к раскрываемым вариантам осуществления, не следует рассматривать в качестве ограничительных, если в формуле изобретения явно не указано обратное.
Далее будут рассмотрены варианты осуществления системы 20 подкачки шин. Система подкачки шин будет рассмотрена применительно для транспортного средства (не показано). Специалисту, обладающему рядовыми знаниями в данной области техники, будет понятно, что различные рассматриваемые здесь варианты осуществления системы подкачки шин могут быть использованы на коммерческом транспорте или на внедорожной технике. Кроме этого, специалисту, обладающему рядовыми знаниями в данной области техники, будет понятно, что подобные варианты осуществления могут использоваться в промышленности, на железнодорожном транспорте, в армии и в аэрокосмической области.
Варианты осуществления системы 20 подкачки шин, которая далее также может именоваться «системой», предпочтительно используются в узле 22 ведущего моста транспортного средства. Один из вариантов осуществления узла 22 ведущего моста, пригодного для использования с системой 20 подкачки шин, наиболее наглядно показан на фиг. 1 и 2. Между тем, следует понимать, что система подкачки шин может использоваться не только в узле ведущего моста. Например, по некоторым вариантам осуществления (не показаны) система подкачки шин может использоваться в узле моста с управляемыми колесами.
Как показано на фиг. 3-5, система 20 подкачки шин содержит картер 24 ведущего моста. Картер 24 ведущего моста может быть выполнен в виде единой детали, либо может состоять из множества соединенных между собой компонентов. Картер 24 ведущего моста является полым элементом, внутри которого вращательно расположен мост 26. По одному из вариантов осуществления картер 24 ведущего моста содержит внешнюю поверхность 28, которая имеет ступенчатую цилиндрическую форму и может уменьшаться в диаметре в направлении торца 30.
Мост 26 вращательно расположен в картере 24 моста и предпочтительно является ведущим мостом. Мост 26 включает в себя фланцевый торец 32. Во фланцевом торце 32 имеется множество проходящих через него перфорированных отверстий 34 для соединения моста 26 с узлом 36 ступицы. Предпочтительно мост 26 соединен с узлом 36 ступицы при помощи множества резьбовых крепежных элементов 38. Однако следует понимать, что мост 26 может быть соединен с узлом 36 ступицы любым другим традиционным образом.
Система 20 подкачки шин содержит уплотнительное кольцо 40. Уплотнительное кольцо 40 и узел 36 ступицы установлены на картере 24 моста. Уплотнительное кольцо 40 и узел 36 ступицы расположены вокруг внешней поверхности 28 картера 24 моста. Предпочтительно уплотнительное кольцо 40 расположено на внешней поверхности 28 картера 24 моста без возможности вращения.
Как показано на фиг. 6-8, уплотнительное кольцо 40 является кольцевым элементом и предпочтительно изготовлено из металла. У уплотнительного кольца 40 имеется внешняя поверхность 42 и проходящий через нее канал 44. Впускное отверстие 46 канала 44 образовано на внутренней кромке 48 уплотнительного кольца 40. Предпочтительно впускное отверстие сообщается по текучей среде с каналом 50 помпы, который сообщается с жидкостной помпой (не показана). Как показано на фиг. 3, канал 50 помпы может проходить через участок внешней поверхности 28 картера 24 моста. Со ссылкой на фиг. 5 выпускное отверстие 52 канала 44 образовано на внешней поверхности 42 уплотнительного кольца 40.
Со ссылкой на фиг. 7 и 8 внешняя поверхность 42 уплотнительного кольца 40, в целом, имеет цилиндрическую форму. Внешняя поверхность 42 может содержать участок 54 с первым диаметром и участок 56 со вторым диаметром. Длина диаметра участка 54 с первым диаметром больше соответствующей длины участка 56 со вторым диаметром. Внешняя поверхность 42 также может содержать скошенный участок 58, закрепленный к внешнему торцу 60 уплотнительного кольца 40. С противоположного торца 62 к внутренней кромке 48 уплотнительного кольца 40 закреплена пластина 64. Пластина 64 используется для удерживания датчика 66 антиблокировочной тормозной системы.
Уплотнительное кольцо 40 также содержит внутреннюю поверхность 68. Внутренняя поверхность 68 содержит участок 70 с первым диаметром и участок 72 со вторым диаметром. Длина диаметра участка 70 с первым диаметром больше длины диаметра участка 72 со вторым диаметром.
Узел 36 ступицы содержит ступицу 74. Ступица 74 вращательно установлена на картере 24 моста. Со ссылкой на фиг. 3 ступица 74 предпочтительно вращательно установлена на картере 24 моста при помощи подшипников 76, расположенных между ступицей 74 и картером 24 моста. Предпочтительно подшипники 76 установлены вокруг картера 24 моста и зацепляются с ним до того, как внутреннее вращающееся уплотнение 78 и внешнее вращающееся уплотнение 80 перемещаются вперед во время изготовления системы 20. Подобная последовательность операций исключает неправильное выравнивание уплотнений 78, 80 на уплотнительном кольце 40 при сборке.
Узел 18 ступицы может быть выполнен с возможностью удерживания колеса в сборе (не показано), которое крепится к ступице 74 при помощи множества колесных шпилек 82. Ступица 74 также крепится к мосту 26, как отмечалось выше, и зацепляется с ним приводным образом. Ступица 74 является кольцевым элементом, у которого имеется внутренняя поверхность 84, внешняя поверхность 86 и проходящий через них канал 88.
Как показано на фиг. 3, по меньшей мере часть внутренней поверхности 84 ступицы 74 имеет ступенчатую, цилиндрическую форму. По данному варианту осуществления, и как показано на фиг. 5, внутренняя поверхность 84 содержит одну или несколько выемок 90, 92. Внешняя поверхность 86 определяет фланец 94 ступицы. Фланец 94 ступицы зацепляется с колесом в сборе и тормозным барабаном и является кольцевым выступом с множеством образованных в нем сквозных перфорированных отверстий, в которые вставляются колесные шпильки 98.
В ступице 26 образован проходящий через нее канал 88. Канал 88 включает в себя впускное отверстие 104, образованное рядом с внутренним торцом 106 ступицы 74. Впускное отверстие 104 канала 88 ступицы образовано рядом с внутренним вращающимся уплотнением 78 и внешним вращающимся уплотнением 80. Предпочтительно впускное отверстие 104 образовано на внутренней поверхности 84 ступицы 74 между внутренним вращающимся уплотнением 78 и внешним вращающимся уплотнением 80. Выпускное отверстие 108 канала 88 ступицы образовано рядом с внешним торцом 110 ступицы 74. Как показано на чертежах, часть канала 88 ступицы рядом с выпускным отверстием 108 имеет увеличенный диаметр по сравнению с остальной частью канала 88 ступицы и предпочтительно имеет резьбу под крепеж 112, 112А, такой как, например, болт 112 моста или шпилька 112А моста.
Подшипниковое уплотнение 114 расположено между ступицей 74 и картером 24 моста. Подшипниковое уплотнение 114 может быть изготовлено из резины и может включать в себя имеющийся в нем по меньшей мере один армирующий элемент. Подшипниковое уплотнение 114 препятствует попаданию смазки, используемой в подшипнике 76, на уплотнительное кольцо 40, внутреннее вращающееся уплотнение 78 и внешнее вращающееся уплотнение 80.
Предпочтительно подшипниковое уплотнение 114 расположено с внутренней стороны от подшипника 76 и с внешней стороны от внешнего вращающегося уплотнения 80. Подшипниковое уплотнение 114 расположено на одном из следующих элементов: картере 24 моста или ступице 74 и уплотнительно соприкасается с другим из следующих элементов: картером 24 моста или ступицей 74. По одному из вариантов осуществления подшипниковое уплотнение 114 закреплено к внутренней поверхности 84 ступицы 74. По данному варианту осуществления подшипниковое уплотнение 114 вращается вместе со ступицей 74, уплотнительная кромка 116 подшипникового уплотнения 114 уплотнительно соприкасается с внешней поверхностью 28 картера 24 ступицы.
Предпочтительно внутреннее вращающееся уплотнение 78 расположено между уплотнительным кольцом 40 и ступицей 74. Как показано на фиг. 10 внутреннее вращающееся уплотнение 78 может быть изготовлено из резины и включает в себя имеющийся в нем по меньшей мере один армирующий элемент 118. Внутреннее вращающееся уплотнение 78 предотвращает выход текучей среды под давлением, такой как воздух, используемой в системе 20 подкачки шин, из области 120 между внутренним вращающимся уплотнением 78 и внешним вращающимся уплотнением 80.
Вновь со ссылкой на фиг. 3 внутреннее вращающееся уплотнение 78 расположено с внутренней стороны от внешнего вращающегося уплотнения 80 и с внешней стороны от тонального кольца 122. Внутреннее вращающееся уплотнение 78 расположено на одном из следующих элементов: уплотнительном кольце 40 или ступице 74 и уплотнительно соприкасается с другим из следующих элементов: уплотнительным кольцом 40 или ступицей 74. По одному из вариантов осуществления внутреннее вращающееся уплотнение 78 закреплено к внутренней поверхности 84 ступицы 74. По данному варианту осуществления внутреннее вращающееся уплотнение 78 вращается вместе со ступицей 74, а уплотнительная кромка 124 внутреннего вращающегося уплотнения 78 уплотнительно соприкасается с внешней поверхностью 42 уплотнительного кольца 40. Как наиболее наглядно показано на фиг. 10, внутреннее вращающееся уплотнение 78 также содержит пороговую часть 126. Пороговая часть 126 соприкасается с внешней поверхностью 42 уплотнительного кольца 40, предотвращая попадание грязи и/или иных загрязнений.
Вновь со ссылкой на фиг. 3 внешнее вращающееся уплотнение 80 предпочтительно расположено между ступицей 74 и уплотнительным кольцом 40. Как показано на фиг. 9, внешнее вращающееся уплотнение 80 может быть изготовлено из резины и включает в себя имеющийся в нем по меньшей мере один армирующий элемент 128. Внешнее вращающееся уплотнение 80 препятствует проникновению текучей среды под давлением, такой как воздух, используемой в системе 20 подкачки шин, в область между ступицей 74 и картером 24 моста и ее выходу из области 84 между внутренним вращающимся уплотнением 78 и внешним вращающимся уплотнением 80.
Как показано на фиг. 3, внешнее вращающееся уплотнение 80 расположено с внутренней стороны от подшипникового уплотнения 114 и с внешней стороны от внутреннего вращающегося уплотнения 78. Внешнее вращающееся уплотнение 80 расположено на одном из следующих элементов: уплотнительном кольце 40 или ступице 74 и уплотнительно соприкасается с другим из следующих элементов: уплотнительным кольцом 40 или ступицей 74. По одному из вариантов осуществления внешнее вращающееся уплотнение 80 закреплено к внутренней поверхности 84 ступицы 74. По данному варианту осуществления внешнее вращающееся уплотнение 80 вращается вместе со ступицей 74, а уплотнительная кромка 130 внешнего вращающегося уплотнения 80 уплотнительно соприкасается с внешней поверхностью 42 уплотнительного кольца 40.
Предпочтительно внутреннее вращающееся уплотнение 78 и внешнее вращающееся уплотнение 80 разнесены друг от друга и расположены вокруг внешней поверхности 42 уплотнительного кольца 40. Канал 88 ступицы сообщается по текучей среде с каналом 44, проходящим через уплотнительное кольцо 40 в области 120 между внутренним вращающимся уплотнением 78 и внешним вращающимся уплотнением 80. По одному из вариантов осуществления внутреннее вращающееся уплотнение 78 расположено вокруг участка 54 с первым диаметром, а внешнее вращающееся уплотнение 80 расположено вокруг участка 56 со вторым диаметром уплотнительного кольца 40. Поскольку диаметр участка 54 с первым диаметром больше соответствующего диаметра участка 56 со вторым диаметром, длина диаметра внутреннего вращающегося уплотнения 78 предпочтительно больше длины диаметра внешнего вращающегося уплотнения 80. Например, по данному варианту осуществления внутренний диаметр внутреннего вращающегося уплотнения 78 больше внутреннего диаметра внешнего вращающегося уплотнения 80. Помимо этого, внутреннее вращающееся уплотнение 78 и внешнее вращающееся уплотнение 80 могут быть расположены в разных выемках 90, 92, образованных на внутренней поверхности 84 ступицы 74.
Между подшипниковым уплотнением 114 и внешним вращающимся уплотнением 80 может иметься зазор 132. Как показано на фиг. 5, в ступице 74 может иметься вентиляционное отверстие 134, которое может сообщаться по текучей среде с зазором 132. Вентиляционное отверстие 134 позволяет удалять из зазора 132 воздух, который проходит через внешнее вращающееся уплотнение 80, и смазку, которая проходит через подшипниковое уплотнение 114. Удаление воздуха и смазки из зазора 132 позволяет предотвратить попадание смазки в канал 88 ступицы и канал 44 уплотнительного кольца и попадание воздуха в картер 24 моста.
Вентиляционное отверстие 134 разнесено по окружности от канала 88 ступицы и расположено аксиально между подшипниковым уплотнением 114 и внешним вращающимся уплотнением 80. Вентиляционное отверстие 134 может содержать один или более каналов 136. Предпочтительно вентиляционное отверстие 134 содержит по меньшей мере три канала 136. В ступице 74 образованы один или более вентиляционных каналов, которые проходят от ее внутренней поверхности 84 к ее внешней поверхности 86. Каждый канал 136 сообщается по текучей среде с зазором 132, со стороны торца 138, и с атмосферой, со стороны противоположного торца 140.
Как показано, по одному из вариантов осуществления один или более вентиляционных каналов 136 могут быть расположены перпендикулярно картеру 24 моста. Между тем, по другим вариантам осуществления (не показаны) один или более вентиляционных каналов 136 не ограничены лишь перпендикулярным расположением относительно картера 24 моста. Например, по одному из вариантов осуществления (не показан) один или более вентиляционных каналов 136 расположены наклонно по отношению к картеру 24 моста.
Далее со ссылкой на фиг. 3 и 4 крепеж 112, 112А зацепляется со ступицей 74 и является полым, а внутри через него проходит канал 142, 142А. Канал 142, 142А в крепеже сообщается по текучей среде с каналом 88, образованным в ступице 74. Крепеж 112, 112А проходит через фланцевый торец 32 моста 26 таким образом, чтобы он уплотнительно зацеплялся с выпускным отверстием 108 канала 88 ступицы. Канал 142, 142А в крепеже упрощает сообщение по текучей среде между каналом 88 ступицы и шланговым узлом (не показан).
По одному из вариантов осуществления, который показан на фиг.3, крепеж является болтом 112 моста. По данному варианту осуществления шляпочная часть 144 болта 112 моста упирается встык во фланцевый торец 32 моста 26. Шляпочная часть 144 может иметь в сечении шестигранную форму. У болта 112 моста имеется проходящий через него канал 142 и внешняя поверхность 146, на которую нанесена резьба 148. Резьба 148, нанесенная на внешнюю поверхность 146 болта 112 моста, зацепляется с резьбой, нанесенной на часть канала 88 ступицы, рядом с внешним торцом 110 ступицы 74. На шляпочной части 144 болта 112 моста образована выемка 150 с нанесенной на нее резьбой.
По другому варианту осуществления, показанному на фиг.4, крепеж является шпилькой 112А моста. Шляпочная часть 144А шпильки 112А моста упирается встык во фланцевый торец 32 моста 26. Шляпочная часть 144А может иметь цилиндрическую форму сечения. В шпильке 112А моста имеется проходящий через нее канал 142А, а на внешнюю поверхность 146А шпильки нанесена резьба 148А. Резьба 148А, нанесенная на внешнюю поверхность 146А шпильки 112А моста, зацепляется с резьбой, нанесенной на канал 88 ступицы, рядом с внешним торцом 110 ступицы 74.
По некоторым вариантам осуществления система 20 подкачки шин содержит тональное кольцо 122. Использование тональных колец в антиблокировочных тормозных системах хорошо известно. При помощи датчика 66 антиблокировочной тормозной системы, находящегося с внутренней стороны от тонального кольца 122, можно определить скорость и/или число оборотов транспортного средства. Типовое тональное кольцо 122 подходит для использования в системе 20 подкачки шин по фиг.12. Как это показано, тональное кольцо 122 может содержать множество отверстий 152 и иметь, в целом, кольцевую форму. По данному варианту осуществления тональное кольцо 122 имеет внутренний диаметр 154, который определяет большое отверстие 156, и внешний диаметр 158.
Как показано на фиг. 3, 4 и 5 тональное кольцо 122 закреплено к внешней поверхности 86 ступицы 74 у ее внутреннего торца 106. Предпочтительно тональное кольцо 74 закреплено к ступице 74 при помощи прессовой посадки и расположено с внутренней стороны от внутреннего вращающегося уплотнения 78 и внешнего вращающегося уплотнения 80. По одному из вариантов осуществления тональное кольцо 74 упирается встык во внутреннее вращающееся уплотнение 78. По данному варианту осуществления тональное кольцо 74 не позволяет внутреннему вращающемуся уплотнению 78 перемещаться аксиально внутрь от участка 54 внешней поверхности 42 уплотнительного кольца 40 с первым диаметром.
Шланговый узел содержит фитинги (не показаны), шланг (не показан) и запорный штуцер (не показан). Запорный штуцер уплотнительно зацепляется с крепежом 112, 112А. Запорный штуцер сообщается по текучей среде с крепежом 112, 112А посредством канала (не показан), проходящего через шланг и штуцер. Запорный штуцер уплотнительно зацепляется с колесным ниппелем (не показан).
Во время использования система 20 подкачки шин упрощает сообщение по текучей среде между каналом 44 уплотнительного кольца и шланговым узлом. При нагнетании текучей среды в канал 44 уплотнительного кольца или создании в нем давления, текучая среда создает давление или проходит через область 120 между внутренним вращающимся уплотнением 78 и внешним вращающимся уплотнением 80, канал 88 ступицы, канал 142, 142А в крепеже и шланговый узел.
Помпа (не показана) может нагнетать текучую среду в канал 88 ступицы или создавать в нем давление, и может включаться контроллером (не показан) в зависимости от уровня давления в шине (не показана), измеряемого датчиком давления (не показан), сообщающегося с контроллером. Как вариант, помпа может включаться вручную оператором транспортного средства, на котором установлена система 20 подкачки шин, через периодические интервалы времени для поддержания давления в каждой из шин на определенном уровне при изменении окружающей температуры или типа местности.
В соответствии с положениями патентного законодательства настоящее изобретение было описано на примере предпочтительных вариантов осуществления. Однако следует понимать, что изобретение может быть реализовано иным образом, отличающимся от того, как это было показано и описано, не выходя за его объем и сущность.