ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ПОВОРОТНЫЙ БЛОК И КОЛПАК СТУПИЦЫ
INTEGRATED ROTARY UNIT AND HUB CAP

Область техники
Изобретение относится к области систем накачки шин для транспортных средств большой грузоподъемности, таких как тягачи с прицепом или полуприцепы. В частности, изобретение относится к поворотному блоку для использования в системе накачки шин для транспортных средств большой грузоподъемности. Конкретнее, изобретение направлено на поворотный блок, который интегрирован во внутреннее пространство колпака ступицы конечного узла колеса, что упрощает установку поворотного блока и сокращает потенциально возможное повреждение поворотного блока, тем самым продлевая срок службы поворотного блока.
Уровень техники
В данном случае для примера делается ссылка на тягачи с прицепом и полуприцепы, подразумевая, что такая ссылка распространяется на другие транспортные средства большой грузоподъемности, такие как традиционные грузовики. Все тягачи с прицепом включают в себя, по меньшей мере, один прицеп, а иногда два или три прицепа, все из которых тянутся единственным тягачом. Каждый прицеп включает в себя раму, к которой подвешена, по меньшей мере, одна ось. Конечный узел колеса смонтирован с возможностью вращения на каждый конец оси. В частности, каждый конечный узел колеса типично включает в себя ступицу колеса, смонтированную с возможностью вращения на подшипниковом узле, который, в свою очередь, неподвижно смонтирован на соответствующем одном из концов оси, общеизвестном как цапфа оси. Таким образом, подшипниковые узлы позволяют каждой ступице колеса поворачиваться вокруг соответствующей цапфы оси. В свою очередь шина смонтирована на ступицу колеса хорошо известным специалистам в данной области техники образом.
Чтобы происходила нормальная работа конечного узла колеса подшипниковый узел и окружающие компоненты должны быть смазаны густой или жидкой смазкой. Следовательно, конечный узел колеса должен быть герметичным, чтобы предотвращать утечку смазочного вещества, а также предотвращать поступление загрязняющих веществ в узел, поскольку и то и другое может быть вредным для его производительности. Для герметизации конечного узла колеса на внешний конец ступицы колеса смонтирован колпак ступицы, а основное уплотнение смонтировано с возможностью вращения на внутреннем конце ступицы и подшипниковом узле, примыкающем к цапфе оси, создавая тем самым замкнутый или герметичный конечный узел колеса.
Теперь обращаясь к шинам, которые смонтированы на ступицу колеса, каждый прицеп типично включает в себя восемь или более шин, каждая из которых накачана воздухом. Оптимально, каждая шина накачана до рекомендуемого давления, которое обычно составляет от около 70 фунтов на квадратный дюйм до около 130 фунтов на квадратный дюйм. Однако хорошо известно, что воздух может утекать из шины, обычно постепенно, а иногда быстро, если с шиной есть проблема, например, дефект или прокол, вызванный источником риска на дороге. В результате этого необходимо регулярно проверять давление воздуха в каждой шине, чтобы убеждаться в том, что шины достаточно накачаны. Если проверка воздуха показывает шину, которая недостаточно накачана, желательно обеспечивать возможность воздуху течь в шину, чтобы возвращать ее к оптимальному давлению в шине.
Большое количество шин на любой данной компоновке трейлера делает затруднительным ручную проверку и поддержание оптимального давления в шине для каждой шины. Это затруднение усугубляется тем, что многочисленные прицепы в парке могут располагаться на площадке в течение продолжительного периода времени, во время которого давление в шине не может быть проверено. Любой из этих прицепов мог бы в любой момент быть введен в эксплуатацию, приводя к возможности работы с недостаточно накачанными шинами. Такая работа может увеличивать шанс отказа шины в эксплуатации или может приводить к менее эффективной работе транспортного средства по сравнению с работой с шинами в диапазоне оптимальной накачки.
Более того, если в шине образовалась утечка, например, в результате удара об источник риска на дороге, шина могла бы отказать, если утечку не снизить, когда транспортное средство перемещается по дороге. Потенциальная возможность отказа шины часто более выражена в таких транспортных средствах, как тягачи с прицепами, которые перемещаются на длинные расстояния и/или в течение продолжительных периодов времени.
В результате таких соображений были разработаны системы, известные в данной области техники как системы накачки шин. Системы накачки шин пытаются автоматически контролировать давление в шине транспортного средства и/или накачивать шину транспортного средства воздухом до минимального давления в шине, когда транспортное средство движется. Во многих из этих автоматизированных систем применяются поворотные блоки, которые передают воздух из оси под давлением или воздухопровода к вращающимся шинам. Поворотный блок, таким образом, обеспечивает сопряжение между статичными компонентами и компонентами вращающегося колеса. В результате этого поворотный блок типично смонтирован на или около внешнего конца цапфы оси и присоединен по текучей среде к выходящему воздухопроводу, который при помощи сжатого воздуха соединяется с ее соответствующей шиной, ближайшей к цапфе оси. Поворотные блоки известного уровня техники состоят в основном из двух конструкций, каждая из которых демонстрирует недостатки.
Первый тип поворотного блока известного уровня техники монтируют во внешнем конце цапфы оси. У этих поворотных блоков есть выходящий воздухопровод, который должен выходить из колпака ступицы, герметизирующего внешний конец конечного узла колеса. Поскольку воздухопровод выходит из колпака ступицы, то зачастую для обеспечения возможности выходящему воздухопроводу проходить до одной или двух шин, смонтированных на этой цапфе оси, применяется угольник или тройник. Угольник или тройник крепится к внешней области колпака ступицы, что повышает вероятность того, что фитинг может быть поврежден. Такое повреждение может нежелательным образом наносить ущерб целостности системы накачки шин и/или может, по меньшей мере, создавать необходимость заменять фитинг и другие компоненты системы. Для сокращения возможности такого повреждения типично устанавливают защитное устройство, чтобы предохранять угольник или тройник, что приводит к увеличенным затратам и весу и добавляет дополнительный компонент, который должен быть удален и заменен при обслуживании компонентов конечного узла колеса или системы накачки шин.
Второй тип поворотного блока известного уровня техники монтируется на внешнюю область колпака ступицы. Эти поворотные блоки включают в себя выходящий воздухопровод, который проходит до шины, и проходящую внутри воздушную трубку, которая проходит от корпуса поворотного блока через колпак ступицы и в цапфу оси. Во время установки таких поворотных блоков для внешней области, проходящая внутри воздушная трубка может быть смещена, приводя к преждевременному износу подшипников поворотного блока, что нежелательным образом сокращает срок службы поворотного блока. Помимо этого, монтаж поворотного блока на внешней области колпака ступицы вынуждает сам поворотный блок проходить снаружи колпака ступицы, увеличивая тем самым вероятность того, что поворотный блок может быть нежелательным образом поврежден и потребовать замены.
В результате этого потенциальная возможность повреждения и смещения, которые ассоциированы с поворотными блоками известного уровня техники, создают пожелание разработать поворотный блок, в котором преодолены такие недостатки. Настоящим изобретением удовлетворяются эти потребности путем обеспечения поворотного блока, который интегрирован во внутреннее пространство колпака ступицы, упрощая и улучшая тем самым установку поворотного блока и предохраняя поворотный блок от повреждения.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание поворотного блока для системы накачки шин, который легче устанавливать, сокращая тем самым смещение компонентов, связанных с поворотным блоком.
Другой задачей настоящего изобретения является создание поворотного блока для системы накачки шин, который защищен без использования дополнительных защитных устройств или подобного.
Эти и другие задачи решаются посредством создания интегрированных поворотного блока и колпака ступицы согласно изобретению. В примерном варианте осуществления изобретения конечный узел колеса включает в себя ступицу колеса, имеющую внешний конец, а интегрированные поворотный блок и колпак ступицы включают в себя часть колпака ступицы. Часть колпака ступицы включает в себя, по меньшей мере, одну стенку, образующую отделение внутренней области в части колпака ступицы. Стенка включает в себя средство монтажа части колпака ступицы на внешний конец ступицы колеса. Интегрированные поворотный блок и колпак ступицы также включают в себя часть поворотного блока. Часть поворотного блока смонтирована на части колпака ступицы, в отделении внутренней области, и обеспечивает сообщение текучей среды от системы накачки шин до шин транспортного средства, когда часть колпака ступицы смонтирована на внешнем конце ступицы колеса.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, иллюстрирующие наилучший вариант, раскрыты в последующем описании и показаны на чертежах, и подробно и ясно указаны и изложены в прилагаемой формуле изобретения. На чертежах:
Фиг. 1 - частичный вид в перспективе в поперечном разрезе части оси цапфы и конечного узла колеса, на котором показаны некоторые компоненты системы накачки шин, включающие в себя поворотный блок известного уровня техники, и тормозной барабан и обода шин, смонтированные на ступице конечного узла колеса;
Фиг. 2 - частичный вид в перспективе обратной стороны с выделенными частями и в разрезе цапфы оси, колпака ступицы, поворотного блока и других выбранных компонентов, показанных на фиг. 1;
Фиг. 3 - вертикальный вид сбоку со скрытыми частями, представленными пунктирными линиями, поворотного блока с фиг. 1 и 2;
Фиг. 4 - вид в поперечном разрезе корпуса поворотного блока, показанного на фиг. 3;
Фиг. 5 - частичная вертикальная проекция в разрезе цапфы оси и конечного узла колеса со спрятанными частями, показанными пунктирными линиями, и на котором показан первый вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы настоящего изобретения, смонтированного на ней;
Фиг. 6 - укрупненный вид части по фиг. 5, окруженной пунктирными линиями, помеченными «см. фиг. 6»;
Фиг. 7 - частичная вертикальная проекция в разрезе цапфы оси и конечного узла колеса со спрятанными частями, показанными пунктирными линиями, и на котором показан второй вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы настоящего изобретения, смонтированного на ней;
Фиг. 8 - вертикальная проекция в разрезе третьего варианта осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы настоящего изобретения;
Фиг. 9 - вид в перспективе колпакообразного фланца колеса с интегрированными поворотным блоком и колпаком ступицы настоящего изобретения, смонтированным на нем;
Фиг. 10 - вертикальная проекция в разрезе фланца колеса и интегрированных поворотного блока и колпака ступицы по линии 10-10 с фиг. 9;
Фиг. 11 - вид в перспективе фланца колеса глухого типа с поворотным блоком настоящего изобретения, интегрированным в него; и
Фиг. 12 - вертикальная проекция в разрезе фланца колеса и интегрированных поворотного блока, показанных на фиг. 11, взятом по линиям 12-12.
Одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные элементы на всех чертежах.
Подробное описание изобретения
Для лучшего понимания интегрированных поворотного блока и колпака ступицы согласно изобретению на фиг. 1 показан установленный на цапфу оси поворотный блок известного уровня техники и теперь будут описаны поворотный блок известного уровня техники и его окружение. Ось 10 свисает и проходит поперек от края до края прицепа тягача большой грузоподъемности с прицепом (не показан). Типичный тягач большой грузоподъемности с прицепом включает в себя одну или более неприводных осей 10, подвешенных к прицепу, причем у каждой из осей есть конечный узел 12 колеса, смонтированный на каждом конце оси. Ради ясности будут описаны только одна ось и конечный узел 12 колеса. Ось 10 включает в себя центральную трубку (не показана), и к каждому концу центральной трубки за одно целое любым подходящим средством, таким как сварка, присоединена цапфа 16 оси.
Конечный узел 12 колеса включает в себя подшипниковый узел, имеющий внутренний подшипник 22 и внешний подшипник 24, неподвижно смонтированные на внешнем конце цапфы 16 оси. Гайка 26 по резьбе входит в зацепление с внешним концом цапфы 16 оси и фиксирует подшипники 22, 24 на месте. Ступица 28 колеса смонтирована с возможностью вращения на внутреннем и внешнем подшипниках 22, 24 хорошо известным специалистам в данной области техники образом. Колпак 30 ступицы смонтирован на внешнем конце ступицы 28 при помощи множества болтов 18, каждый из которых проходит через соответственное одно из множества отверстий 20, выполненных в колпаке ступицы, и по резьбе входит в зацепление с соответственным одним из множества центрированных резьбовых отверстий 14, выполненных в ступице. Таким образом, колпак 30 ступицы закрывает внешний конец конечного узла 12 колеса. Основное непрерывное уплотнение 32 смонтировано с возможностью вращения на внутреннем конце конечного узла 12 колеса и закрывает внутренний конец узла. Для монтажа тормозного барабана 36, обода 38 шины и шины (не показана) на конечном узле 12 колеса используется множество болтов 34 с резьбой.
С помощью дополнительной ссылки на фиг. 2 примерная система 40 накачки шин включает в себя поворотный блок 42 известного уровня техники. Поворотный блок 42 обеспечивает соединение пневматического трубопровода 44 с воздушным трубчатым узлом 46, который вращается с шиной. Из-за характера пневматического трубопровода 44, проходящего от сравнительно статичного окружения к вращающемуся динамическому окружению, присутствуют многочисленные силы, которые могут вызывать неисправность компонентов, показывая важность соединения для текучей среды, установленного поворотным блоком 42. В частности, в оси 10 выполнено центральное отверстие 48, через которое по направлению к внешнему концу цапфы 16 оси проходит пневматический трубопровод 44. Поворотный блок 42 прикреплен к пробке 50, которая запрессована в раззенкованный на станке участок 52 центрального отверстия 48 оси на внешнем конце цапфы 16 оси, и по текучей среде соединяется с пневматическим трубопроводом 44. Как вариант, ось 10 может находиться под давлением, причем в этом случае пневматический трубопровод 44 не применяется, и поворотный блок 42 сообщается по текучей среде напрямую со сжатым воздухом в центральном отверстии 48. Воздушный трубчатый узел 46 соединен с возможностью вращения с поворотным блоком 42, под колпаком 30 ступицы, проходит через колпак ступицы, скрепляется с ним и при помощи сжатого воздуха соединяется с шинами.
Теперь, как показано на фиг. 3 и 4, поворотный блок 42 известного уровня техники включает в себя цилиндрический корпус 58, который имеет внутреннюю половину 60 и внешнюю половину 62, при этом две половинки по резьбе входят в зацепление друг с другом. В корпусе 58 выполнено центральное отверстие 64, которое принимает цельную жесткую воздушную трубку 66. Жесткая воздушная трубка 66 располагается на подшипниках 68, которые размещены около центрального отверстия 64 и которые позволяют воздушной трубке вращаться с шиной относительно корпуса 58. В корпусе 58 около центрального отверстия 64 также расположено основное уплотнение. В корпусе 58 выполнено множество отверстий 72 под винты, чтобы обеспечить возможность крепления винтами 84 (см. фиг. 2) внутренней и внешней половинок 60, 62 к пробке 50. Внутренняя половинка 60 корпуса 58 включает в себя проходящий внутрь штуцер 74 шланга для обеспечения соединения для текучей среды поворотного блока с пневматическим трубопроводом 44 (см. фиг. 1).
Как показано на фиг. 2 и 3, воздушный трубчатый узел 46 соединяется и сообщается по текучей среде с жесткой воздушной трубкой 66 поворотного блока 42, чтобы доставлять воздух от поворотного блока к шинам. Воздушный трубчатый узел 46 включает в себя первую гибкую воздушную трубку 78, которая по текучей среде соединяется с жесткой трубкой 66 и ведет к переборочному фитингу 76, который, в свою очередь, по текучей среде соединяется с тройником 54. Тройник 54, в качестве дополнения, включает в себя обратный клапан (не показан). От тройника 54 вторая гибкая воздушная трубка 80 по текучей среде соединена с тройником и проходит до внешней шины, а третья гибкая воздушная трубка 82 по текучей среде соединена с тройником и проходит до внутренней шины. Каждая из второй и третьей гибких воздушных трубок 80, 82 типично включает в себя обратный клапан (не показан). Чтобы предохранять тройник, над тройником 54 выполнено и прикреплено к колпаку 30 ступицы защитное средство 56.
Как упомянуто выше, в поворотном блоке 42 известного уровня техники требуется использование тройника 54, который смонтирован на внешней области колпака 30 ступицы, что нежелательным образом увеличивает возможность того, что фитинг может быть поврежден. В результате чего, чтобы предохранять тройник 54, должно применяться защитное средство 56, что приводит к увеличенной стоимости и весу и добавляет дополнительный компонент, который должен быть удален и заменен при обслуживании компонентов конечного узла 12 колеса или системы 40 накачки шин.
В известном уровне техники другие типы поворотных блоков монтируют на внешней области колпака 30 ступицы и, поэтому, они также предрасположены к повреждению. Такие поворотные блоки известного уровня техники с монтажом на внешней области также подвержены смещению во время сборки, поскольку должна быть установлена проходящая внутрь воздушная трубка, которая проходит через колпак ступицы и в цапфу оси. В настоящем изобретении эти недостатки устранены, как будет описано далее.
Теперь, обращаясь к чертежам настоящего изобретения, первый примерный вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы показан на фиг. 5 и 6, второй примерный вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы показан на фиг. 7, а третий примерный вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы показан на фиг. 8.
Как показано на фиг. 5 и 6, первый вариант осуществления поворотного блока и колпака ступицы обозначен в целом позицией 100. Интегрированные поворотный блок и колпак ступицы 100 включает в себя поворотный блок 102 и колпак 104 ступицы. Колпак 104 ступицы включает в себя цилиндрическую боковую стенку 106 и внешнюю стенку 108, выполненную за одно целое с внешним концом боковой стенки и проходящую в целом перпендикулярно боковой стенке. Предпочтительно, на внутреннем конце боковой стенки 106 выполнен радиально проходящий фланец 110, содержащий множество отверстий (не показаны) под болты для обеспечения возможности крепления болтами колпака 104 ступицы к внешнему концу ступицы 28 колеса. Таким образом, колпак 104 ступицы определяет внутреннее отделение 112. Специалистам в данной области техники ясно, что для крепления колпака 104 ступицы к ступице 28 колеса могут использоваться другие средства, отличные от болтов, как например, резьбовое соединение между колпаком ступицы и ступицей колеса, другие типы механических крепежных деталей и/или прессовая посадка.
На внутренней поверхности внешней стенки 108 выполнен цилиндрический выступ 114, который выступает внутрь из внешней стенки во внутреннее отделение 112 колпака 104 ступицы. Выступ 114 центрирован с осевой средней линией C цапфы 16 оси для обеспечения удобного и надлежащего центрирования поворотного блока 102, как будет подробнее описано ниже. Во внутреннем конце выступа 114 соосно с осевой средней линией C цапфы оси выполнена полость 116, которая находится в сообщении по текучей среде с воздушным каналом 118, выполненным в колпаке 104 ступицы. Полость 116 выполнена в выступе 114 с жесткими допусками путем машинной обработки или другими подходящими процессами, известными специалистам в данной области техники, такими как формование или литье.
На внутренней поверхности внешней стенки 108 колпака ступицы 104 выполнен буртик 120, который проходит внутрь, во внешнее отделение 112. Буртик 120 проходит радиально наружу от выступа 114 к цилиндрической боковой стенке 106 колпака ступицы. В буртике 120 выполнен воздушный канал 118, проходящий от полости 116 в выступе 114 радиально наружу сквозь боковую стенку 106 колпака ступицы для удобного подсоединения к воздушным шлангам, которые проходят до шин (не показаны). Как вариант, колпак 104 ступицы может быть выполнен без буртика 120, в этом случае воздушный канал 118 проходит в осевом направлении от выступа 114 непосредственно наружу сквозь внешнюю стенку 108 колпака ступицы для подсоединения к воздушным шлангам, которые проходят до шин.
Поворотный блок 102 установлен непосредственно в полости 116 в выступе 114, и, тем самым, интегрирован во внутреннюю область колпака 104 ступицы, как будет подробнее описано ниже. Поворотный блок 102 включает в себя стержень 122, который, в свою очередь, включает в себя внутреннюю часть 124 и внешнюю часть 126. Внутренняя часть 124 по резьбе входит в зацепление в шланговый соединитель 132 охватывающего типа пневматического трубопровода 44 системы накачки шин. Между внутренней частью 124 стержня поворотного блока и шланговым соединителем 132 охватывающего типа расположен сальник или уплотнение 128, чтобы герметизировать соединение по текучей среде между ними двумя. Стержень 122 поворотного блока выполнен с центральным отверстием 130, которое соответствует внутреннему диаметру пневматического трубопровода 44, чтобы обеспечивать прохождение воздуха через поворотный блок 102. Понятно, что, как вариант, ось 10 может быть осью под давлением, в этом случае пневматический трубопровод 44 не применяется, и стержень 122 поворотного блока сообщается по текучей среде напрямую со сжатым воздухом в центральном отверстии 48 оси.
Внешняя часть 126 стержня 122 поворотного блока смонтирована в колпаке 104 ступицы. Для обеспечения этого монтажа каждый из пары подшипников 138 запрессован на внешнюю часть 126 стержня 122 поворотного блока. U-образное манжетное уплотнение 134 и упор 136 уплотнения, соответственно, вставляются в полость 116, и внешняя часть 126 стержня 122 поворотного блока с подшипниками 138 и стопорным кольцом 140 запрессовываются в полость. Затем стопорное кольцо 140 устанавливается в канавку, выполненную при помощи станка в полости 116 с внутренней стороны от подшипников 138. Этот узел, из внешнего U-образного манжетного уплотнения 134, упора 136 уплотнения, подшипников 138 и внутреннего стопорного кольца 140, обеспечивает надлежащее центрирование поворотного блока 102. Поскольку полость 116 - это полость с жестким допуском, которая выполнена около осевой средней линии C цапфы 16 оси, которая является средней линией вращения цапфы оси и колпака 104 ступицы, то стержень 122 поворотного блока надежно поддерживается в надлежащем центрировании по осевой средней линии.
Для обеспечения соединения поворотного блока 102 с пневматическим трубопроводом 44 системы накачки шин при помощи прессовой посадки или тугой посадки в расточенное отверстие 52 с жестким допуском, полученное посредством машинной обработки во внешнем конце осевого отверстия 48, посажена пробка 142 цапфы. Пробка цапфы выполнена с центральным отверстием 146, которое центрировано с осевой средней линией C цапфы 16 оси и позволяет шланговому соединителю 132 охватывающего типа пневматического трубопровода 44 системы накачки шин проходить сквозь пробку цапфы и соединяться с внутренней частью 124 стержня 122 поворотного блока. Предпочтительно, шланговый соединитель 132 по резьбе входит в зацепление с внутренней частью 124 стержня 122 поворотного блока.
Таким образом, трубопровод 44 системы накачки шин в осевом отверстии 48 соединяется при помощи сжатого воздуха со стержнем 122 поворотного блока, и воздух проходит через центральное отверстие 130, выполненное в стержне 122 поворотного блока, и центрированный воздушный канал 118, выполненный в колпаке 104 ступицы. Подшипники 138, смонтированные на внешней части 126 стержня 122, обеспечивают возможность колпаку 104 ступицы вращаться вокруг стержня поворотного блока, который остается неподвижным, пока воздух передается из системы 40 накачки шин к шинам.
Эта конструкция интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 100 устраняет проблемы, обусловленные возможным смещением компонентов поворотного блока относительно цапфы 16 оси во время установки. Помимо этого, конструкция интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 100 путем обеспечения возможности поворотному блоку 102 размещаться в колпаке 104 ступицы делает возможным применение многообразия размеров ступицы колеса и размеров колпака ступицы и устраняет необходимость использования прокладок для колпака ступицы. В частности, так как поворотный блок 102 размещается в колпаке 104 ступицы, и единственный другой компонент, с которым он соединяется, представляет собой гибкий пневматический трубопровод 44, поворотный блок способен перемещаться внутрь и наружу по длине осевой средней линии C. Эта способность к перемещению удовлетворяет любому осевому сдвигу, который необходим, чтобы подгонять различные размеры торцевой поверхности ступицы касательно конца 16 цапфы оси, различные размеры колпака ступицы и/или различные размеры и типы контргаек.
На фиг. 7 позицией 160 в целом обозначен второй вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы. Второй вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 160 включает в себя такие же стержень 122 поворотного блока и компоненты 134, 136, 138, 140 подшипниковых узлов, как первый вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 100, но применяется колпак 162 ступицы, который отличается от первого варианта осуществления. В частности, колпак 162 ступицы второго варианта осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 160 выполнен с отверстием 164 для обеспечения непосредственного соединения шлангов шин с колпаком ступицы без необходимости во внешних угольниках и тройниках, а также обеспечивает узел 166 тарельчатого клапана, который интегрирован в колпак ступицы.
В частности, цилиндрический выступ 114 выполнен на внутренней поверхности внешней стенки 108 колпака 162 ступицы и выступает внутрь из внешней стенки в отделение 112 внутренней области колпака ступицы. На поверхности внутренней области внешней стенки 108 колпака 162 ступицы выполнен буртик 120, который проходит в осевом направлении внутрь, в отделение 112 внутренней области, и радиально наружу от выступа 114 к цилиндрической стенке 106 колпака ступицы. В буртике 120 выполнен воздушный канал 118, проходящий от полости 116 в выступе 114 и радиально наружу по направлению к боковой стенке 106 колпака ступицы. В буртике 120 выполнено отверстие 164, проходящее от внутренней области цилиндрической боковой стенки 106 колпака ступицы радиально внутрь вокруг воздушного канала 118. Отверстие 164 имеет больший диаметр, чем воздушный канал 118, и центрировано с воздушным каналом. Радиальная глубина отверстия 164 от внутренней области боковой стенки 106 колпака ступицы достаточна, чтобы обеспечивать соединение шлангов шин, как будет описано далее.
Отверстие 164 принимает шланг шины, который включает в себя резьбовое сочленение 176. Колпак 162 ступицы предпочтительно выполнен с такими признаками, как резьба 174 вокруг отверстия 164 рядом с боковой стенкой 106 колпака ступицы, которая по резьбе входит в зацепление с сочленением 176 для обеспечения прямого соединения шланга шины с колпаком ступицы. Шланг шины также включает в себя клапан Шредера или обратный клапанный узел 170, который предотвращает избыточную утечку воздуха из шины при удалении шланга шины. Отверстие 164 принимает неподвижную гильзу или втулку 168, и во втулке размещается клапанный узел 170 Шредера. Предпочтительно, когда сочленение 176 шланга шины разъединяют и удаляют из отверстия 164, клапанный узел 170 Шредера остается с сочленением шланга, а втулка 168 остается в отверстии.
Тарельчатый клапанный узел 166 предотвращает чрезмерный выпуск воздуха из системы 40 накачки шин при удалении шланга шины из колпака 162 ступицы. В частности, втулка 168 выполнена с сужением 172 на ее направленном радиально внутрь конце, которое соответствует направленному радиально внутрь концу отверстия 164. Тарельчатый клапанный узел включает в себя пружину 178, которая примыкает к воздушному каналу 118, седло 180, которое зацепляет пружину, и уплотнительное кольцо 182, смонтированное на седле. Когда шланг шины подсоединен к колпаку 162 ступицы, клапанный узел 170 Шредера толкает седло 180, уплотнительное кольцо 182 и пружину 178 радиально внутрь, что создает пространство между уплотнительным кольцом и сужением 172 втулки. Воздух течет из пневматического трубопровода 44 через поворотный блок 102, через воздушный канал 118, через пружину 178 и через пространство между уплотнительным кольцом 182 и сужением 172 втулки. Однако когда шланг шины удаляют из колпака 162 ступицы, смещение пружины 178 поджимает седло 180 и уплотнительное кольцо 182 радиально наружу, так что уплотнительное кольцо соприкасается с сужением 172 втулки, чтобы закрывать пространство или зазор, предотвращая тем самым вытекание воздуха из системы 40 накачки шин в атмосферу. Тарельчатый клапанный узел 166, соответственно, обеспечивает обратный клапан для системы 40 накачки шин, который интегрирован в колпак 162 ступицы.
Таким образом, воздух проходит через трубопровод 44 системы накачки шин в отверстии 48 оси, через центральное отверстие 130, выполненное в стержне 122 поворотного блока, через центрированный воздушный канал 118, через тарельчатый клапанный узел 166 и клапанный узел 170 Шредера, расположенные в отверстии 164, и через шланги шин. В результате этого, второй вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 160 устраняет необходимость предохранять угольник или тройник при помощи защитного средства, поскольку никакие другие компоненты, кроме шланга (шлангов) шины, не открыты за пределами внешней области колпака 162 ступицы. Исключение такого защитного средства сокращает стоимость и вес, а также сокращает количество компонентов, которые необходимо удалять или повторно устанавливать при обслуживании системы.
На фиг. 8 позицией 210 в целом обозначен третий вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы. Третий вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 210 подобен второму варианту осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 160, за исключением того, что третий вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы включает в себя кожух поворотного блока, который прикрепляется болтами к внутренней поверхности колпака ступицы, как будет подробнее описано ниже.
Интегрированный поворотный блок и колпак ступицы 210 третьего варианта осуществления включает в себя поворотный блок 212 и колпак 214 ступицы.
Колпак 214 ступицы включает в себя цилиндрическую боковую стенку 216 и внешнюю стенку 218, выполненную за одно целое с внешним концом боковой стенки и проходящую в целом перпендикулярно боковой стенке. На внутреннем конце боковой стенки 216 выполнен радиально проходящий фланец 220, содержащий множество отверстий (не показаны) под болты для обеспечения возможности крепления болтами колпака 214 ступицы к внешнему концу ступицы 28 колеса (см. фиг. 5). Таким образом, колпак 214 ступицы определяет внутреннее отделение 222.
Внешняя стенка 218 колпака ступицы включает в себя внутреннюю поверхность 224, а во внутренней поверхности соосно с осевой средней линией C цапфы 16 оси (см. фиг. 6) выполнена цилиндрическая полость 226. Цилиндрическая полость 226 находится в сообщении по текучей среде с воздушным каналом 228, который выполнен во внешней стенке 218 колпака ступицы, как будет подробнее описано ниже. Поворотный блок 212 выступает в отделение 222 внутренней области колпака 214 ступицы и включает в себя цилиндрический кожух 230, который монтируется на внутреннюю поверхность 224 внешней стенки 218 колпака ступицы.
В частности, кожух 230 выполнен с проходящим наружу буртиком 232 и радиально проходящим фланцем 234. Буртик 232 принимает цилиндрическая полость 226, а внешняя поверхность фланца 234 прилегает к внутренней поверхности 224 внешней стенки колпака ступицы. Уверенное механическое зацепление буртика 232 в полости 226 и фланца 234 к внутренней поверхности 224 вынуждает кожух 230 поворотного блока и, соответственно, поворотный блок 212 быть центрированными с осевой средней линией C цапфы 16 оси. Для крепления кожуха 230 поворотного блока к внутренней поверхности 224 внешней стенки 218 колпака ступицы, предпочтительно, используются болты 244 или другие крепежные средства, в том числе механические крепежные детали и техники связывания, такие как сварка, клеящие вещества и т.п. Для обеспечения герметичности между кожухом 230 и внутренней поверхностью 224 внешней стенки 218 колпака ступицы, по выбору, вокруг буртика 232, в канавке 256, которая выполнена вокруг полости 226, может быть размещен сальник 254.
Поворотный блок 212 включает в себя стержень 236, который, в свою очередь, включает в себя внутреннюю часть 238 и внешнюю часть 240. Внутренняя часть 238 по резьбе входит в зацепление в шланговый соединитель 132 (см. фиг. 6) охватывающего типа пневматического трубопровода 44 (см. фиг. 6) системы накачки шин. Стержень 236 поворотного блока выполнен с центральным отверстием 242, которое соответствует внутреннему диаметру пневматического трубопровода 44, чтобы обеспечивать прохождение воздуха через поворотный блок 212. Как вариант, ось 10 может быть осью под давлением, причем в этом случае пневматический трубопровод 44 не применяется, и стержень 236 поворотного блока по текучей среде сообщается напрямую со сжатым воздухом в центральном отверстии 48 оси (см. фиг. 6).
Внешняя часть 240 стержня 236 поворотного блока смонтирована с возможностью вращения в кожухе 230. В частности, кожух 230 выполнен с монтажной полостью 246, а в монтажную полость вставляется внешнее стопорное кольцо 250. Каждый из пары подшипников 248 запрессован на внешнюю часть 240 стержня поворотного блока, а внешняя часть стержня с подшипниками запрессована в установочную полость 246. В канавке, полученной обработкой на станке, в установочной полости 246 к центру от подшипников 248 расположено внутреннее стопорное кольцо 252. Для обеспечения дополнительной герметичности между внешней частью 240 стержня поворотного блока и кожуха 230 поворотного блока в кожухе выполнена внешняя канавка 260, и в канавке на внешней части стержня 236 поворотного блока расположены уплотнительное кольцо 258 и гибкое манжетное уплотнение 264. Этот узел из уплотнительного кольца 258, манжетного уплотнения 264, внешнего стопорного кольца 250, подшипников 248 и внутреннего стопорного кольца 252 обеспечивает надлежащее центрирование и легкое масштабирование поворотного блока 212. Поскольку установочная полость 246, выполненная в кожухе 230, является полостью с жестким допуском, которая выполнена вокруг осевой средней линии C цапфы 16 оси, которая является средней линией вращения цапфы оси и колпака 214 ступицы, то стержень 236 поворотного блока надежно поддерживается в надлежащем центрировании по осевой средней линии.
Соединение поворотного блока 212 с пневматическим трубопроводом 44 системы накачки шин является таким же, как описано выше для первого и второго вариантов осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 100, 160, соответственно. Во внешней стенке 218 колпака 214 ступицы, от цилиндрической полости 226 по направлению к боковой стенке 216 колпака ступицы, радиально наружу проходит воздушный канал 228. Подобно второму варианту осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 160 третий вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 210 включает в себя отверстие 262, выполненное во внешней стенке 218, проходящее от внешней области боковой стенки 216 колпака ступицы радиально внутрь вокруг воздушного канала 228. Отверстие 262 имеет больший диаметр, чем воздушный канал 228, и центрировано с воздушным каналом.
Отверстие 262 принимает шланг шины, который включает в себя сочленение 176 для обеспечения непосредственного соединения шланга шины к колпаку ступицы 210. Отверстие 262 принимает втулку 168, а во втулке для предотвращения избыточной утечки воздуха из шины при удалении шланга шины размещается клапан Шредера, или обратный клапанный узел 170 (см. фиг. 7). Как и со вторым вариантом осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 160, третий вариант осуществления поворотного блока и колпака ступицы 210 включает в себя тарельчатый клапанный узел 166, который предотвращает избыточный выпуск воздуха из системы 40 накачки шин при удалении шланга шины из колпака 214 ступицы. В частности, тарельчатый клапанный узел 166 включает в себя пружину 178, седло 180 и уплотнительное кольцо 182, смонтированное на седле. Когда шланг шины подсоединен к колпаку 214 ступицы, клапанный узел 170 Шредера толкает седло 180, уплотнительное кольцо 182 и пружину 178 радиально внутрь, что создает пространство между уплотнительным кольцом и сужением 172 втулки. Таким образом, воздух течет через поворотный блок 212, через воздушный канал 228, через пружину 178 и через пространство между уплотнительным кольцом 182 и сужением 172 втулки. Когда шланг шины удаляют из колпака 214 ступицы, смещение пружины 178 поджимает седло 180 и уплотнительное кольцо 182 радиально наружу, так что уплотнительное кольцо соприкасается с сужением 172 втулки, чтобы закрывать пространство или зазор, предотвращая тем самым вытекание воздуха из системы 40 накачки шин в атмосферу. Таким образом, тарельчатый клапанный узел 166 обеспечивает обратный клапан для системы 40 накачки шин, который интегрирован в колпак 214 ступицы.
Конструкция третьего варианта осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 210 дает возможность воздуху проходить через трубопровод 44 системы накачки шин в отверстии 48 оси (см. фиг. 6), через центральное отверстие 242, выполненное в стержне 236 поворотного блока, через центрированный воздушный канал 228, через тарельчатый клапанный узел 166 и клапанный узел 170 Шредера, расположенные в отверстии 262, и через шланги шины к шинам (не показаны). В результате этого третий вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 210 устраняет необходимость предохранять угольник или тройник при помощи защитного средства, поскольку никакие другие компоненты, кроме шланга (шлангов) шины, не открыты за пределами внешней области колпака 214 шины. Исключение такого защитного средства сокращает стоимость и вес, а также сокращает количество компонентов, которые необходимо удалять или повторно устанавливать при обслуживании системы. Помимо этого, так как третий вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 210 включает в себя кожух 230 поворотного блока, который прикрепляется болтами к внутренней поверхности 224 внешней стенки 218 колпака ступицы, то исключается необходимость изготовлять колпак ступицы с выполненным за одно целое выступом 114, что может сокращать стоимость изготовления колпака 214 ступицы.
Интегрированный поворотный блок и колпак ступицы 100, 160, 210 настоящего изобретения содержит в себе поворотный блок 102, 212, который надежно расположен во внутренней области колпака 104, 162, 214 ступицы на одной оси с осевой средней линией C колпака ступицы и цапфы 16 оси. В первом и втором вариантах осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 100, 160, соответственно, применяется поворотный блок 102, расположенный в полости 116, выполненной в выступе 114 колпака 104, 162 ступицы, в то время как в третьем варианте осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 210 применяется поворотный блок 212, который прикреплен к внутренней поверхности 224 внешней стенки 218 колпака ступицы. Эта конструкция обеспечивает простую установку поворотного блока 102, 212 в колпак 104, 162, 214 ступицы с надежным центрированием.
Помимо этого, в колпаке 104, 162, 214 ступицы выполнен воздушный канал 118, 228, который, соответственно, обеспечивает возможность сообщения по текучей среде воздуха от поворотного блока 102, 212 к шлангам шин через колпак ступицы, исключая тем самым необходимость в дополнительных компонентах, таких как защитные средства, угольники и/или тройники. Кроме этого, второй и третий варианты осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 160, 210 включают в себя отверстие 164, 262 в колпаке 162, 214 ступицы, соответственно, что обеспечивает возможность непосредственного сочленения шлангов шин с колпаком ступицы, исключая тем самым необходимость в защитных средствах, а также делает возможным включения в состав колпака ступицы тарельчатого клапанного или обратного клапанного узла 166.
Должно быть понятно, что настоящее изобретение находит применение во всех типах систем накачки шин, колпаков ступиц, цапф осей большой грузоподъемности, конечных узлов колес и транспортных средств, известных специалистам в данной области техники, в том числе в других типах систем накачки шин, колпаках ступиц, цапфах осей, конечных узлах колес и транспортных средствах, чем те, которые показаны и описаны в этой заявке и известны специалистам в данной области техники, не затрагивая сущности или работы изобретения. Например, ось 10 может быть осью под давлением, причем в этом случае пневматический трубопровод 44 не применяется, и поворотный блок 102 по текучей среде сообщается напрямую со сжатым воздухом в центральном отверстии 48 оси.
Должно быть ясно, что помимо фланца 110, 220 и механических крепежных деталей для монтажа или крепления колпака 104, 162, 214 ступицы к внешнему концу ступицы 28 колеса могут применяться другие средства, известные специалистам в данной области техники, не затрагивая существа или работы изобретения. Например, колпак 104, 162, 214 ступицы может быть ввинчен или навинчен на внешний конец ступицы 28 колеса, туго посажен на внешний конец ступицы, приклепан на ступицу и т.п. Очевидно, что конкретная конструкция или компоновка колпака 104, 162, 214 ступицы может быть приспособлена для вмещения таких разнообразных средств крепления.
Также должно быть ясно, не затрагивая существа или работы изобретения, могут применяться формы и конфигурации колпака 104, 162, 214 ступицы, отличные от тех, что показаны и описаны выше. Например, вместо выполнения колпака 104, 214 ступицы с цилиндрической боковой стенкой 106, 216 и внешней стенкой 108, 218, которая проходит в целом перпендикулярно боковой стенке, колпак ступицы может быть выполнен с единственной стенкой, у которой есть купол, конической или иной формы. Более этого, колпак 104, 162, 214 ступицы может быть выполнен с множеством стенок, которые являются ступенчатыми или имеют прямоугольную, восьмиугольную или другую геометрическую форму. Очевидно, что конкретная конструкция или компоновка колпака 104, 162, 214 ступицы может быть приспособлена для вмещения таких различных форм и конфигураций.
Дополнительно, интегрированные поворотный блок и колпак ступицы 100, 160, 210 настоящего изобретения могут быть выполнены с возможностью использования на колпакообразном фланце колеса или переходнике 200 колпака, как показано на фиг. 9 и 10, или глухом фланце колеса или переходника 202 колеса, как показано на фиг. 11 и 12. В частности, со ссылкой на фиг. 9 и 10 и используя второй вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 160 для примера, конструкция из выступа 114, полости 116, воздушного канала 118 и, опционально, отверстия 164 включены в состав колпакообразного фланца 200 колеса. То есть, колпакообразный фланец 200 колеса, по существу, выполняет функцию колпака ступицы 160. Воздух, соответственно, проходит через центральное отверстие 130, выполненное в стержне 122 поворотного блока, через центрированный воздушный канал 118, через тарельчатый клапанный узел 166 и клапанный узел 170 Шредера, расположенные в отверстии 164, и к шлангам шин, как описано выше.
Опять-таки, используя для примера второй вариант осуществления интегрированных поворотного блока и колпака ступицы 160 и обращаясь к фиг. 11 и 12, конструкция из выступа 114, полости 116, воздушного канала 118 и, опционально, отверстия 164 включены в состав глухого фланца 202 колеса, позволяя воздуху проходить через центральное отверстие 130, выполненное в стержне 122 поворотного блока, через центрированный воздушный канал, через тарельчатый клапанный узел 166 и через клапанный узел 170 Шредера и к шлангам шин, как описано выше. Как вариант, интегрированный поворотный блок и колпак ступицы 100, 160, 210 настоящего изобретения могут быть выполнены с возможностью использования непосредственно на узле ступицы или узле тормозного ротора, не затрагивая в целом существа или работы изобретения.
Таким образом, улучшенные интегрированные поворотный блок и колпак ступицы упрощены, обеспечивают эффективную, безопасную, не дорогостоящую и действенную структуру, с помощью которой достигаются все перечисленные задачи, которые предусматривают исключение сложностей, встречающихся в поворотных блоках и колпаках ступицы известного уровня техники, решают проблемы и обеспечивают новые результаты в данной области техники.
В вышеприведенном описании некоторые термины использовались для краткости, ясности и понимания; тем не менее, никаких обязательных ограничений под ними не подразумевается за пределами требований известного уровня техники, так как такие термины используются для целей описания и должны быть истолкованы максимально широко. Более того, настоящее изобретения было описано со ссылкой на примерные варианты осуществления. Должно быть ясно, что эта иллюстрация является примерной, а не ограничивающей, поскольку объем изобретения не ограничен точными подробностями, показанными или описанными здесь. При чтении и понимании этого описания другим придут на ум потенциально возможные модификации и изменения, и, понятно, что изобретение включает в себя все такие модификации и изменения и их эквиваленты.
Теперь, описав признаки, находки и принципы изобретения, способ, которым улучшенные интегрированные поворотный блок и колпак ступицы сконструированы, скомпонованы и используются, характеристики конструкции и компоновки, и преимущественные, новые и полезные результаты; в прилагаемой формуле изобретения будут раскрыты новые, полезные и преимущественные признаки заявленного изобретения.