Устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к устройствам для защиты картера двигателя транспортного средства от попадания грязи и воды без замены шарнира равных угловых скоростей (ШРУС) с изношенной рабочей поверхностью, преимущественно к устройствам для защиты картера переднего моста Спайсер с поворотным кулаком открытого типа на автомобиле УАЗ.
Наиболее близким к предлагаемому является Устройство для защиты картера моста с поворотным кулаком открытого типа транспортного средства, содержащее полуось шарнира равных угловых скоростей с упорным приливом и вилку поворотного кулака, в отверстии которой соосно и последовательно установлены сопрягаемые между собой внутренняя шайба, эластичная манжета и стакан кожуха полуоси, который выполнен в виде втулки с наружным буртиком, в котором расположен упорный прилив полуоси шарнира равных угловых скоростей, при этом стакан кожуха полуоси снабжен кольцевой канавкой, в которой установлен уплотнительный элемент (описание полезной модели по патенту РФ №208662, F16D 3/00, опубл. 29.12.2021).
При повороте транспортного средства происходит повышенный износ поверхностей ШРУС в местах контакта полуоси ШРУС со втулкой стакана кожуха полуоси. Из-за биения при эксплуатации транспортного средства зазор увеличивается. Через образовавшийся зазор вода и грязь поступают в картер моста, а из картера вытекает смазка, превратившаяся в эмульсию.
Из-за биения колес, взаимодействующих с дорогой при эксплуатации транспортного средства, также увеличивается износ рабочей поверхности ШРУС. В образовавшийся зазор вода и грязь могут поступать в картер моста.
Кроме того, износ рабочей поверхности ШРУС в зонах контакта с внутренней шайбой и стаканом кожуха полуоси в процессе эксплуатации транспортного средства требует замены ШРУС, что из-за его высокой стоимости влечет за собой дорогостоящий ремонт.
Кроме того выполнение в наружном буртике стакана кожуха полуоси канавки, в которой установлен войлочный уплотнительный элемент, является трудоемкой задачей, что увеличивает трудоемкость изготовления стакана, а установка стопорящих штифтов усложняет сборку устройства.
Технической задачей полезной модели является создание устройства для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа, максимально препятствующего проникновению грязи и воды в устройство и далее в картер моста и вытеканию масла из картера моста наружу без замены ШРУС с изношенной рабочей поверхностью за счет восстановления изношенной рабочей поверхности ШРУС в зонах контакта с внутренней шайбой и стаканом кожуха полуоси и обеспечения осевой фиксации ШРУС в поворотном кулаке открытого типа при повороте транспортного средства.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемым устройством, является повышение эффективности защиты картера моста от попадания грязи и воды и вытекания масла из картера наружу при повороте транспортного средства с использованием ШРУС с изношенной рабочей поверхностью за счет установки на изношенной рабочей поверхности ШРУС дополнительной цилиндрической втулки и установки двубортного эластичного уплотнительного элемента в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности втулки стакана кожуха полуоси, и увеличения длины втулки стакана кожуха полуоси.
Дополнительным техническим результатом является снижение трудоемкости изготовления устройства за счет выполнения кольцевой канавки на внутренней поверхности втулки стакана кожуха полуоси и выполнения наружных поверхностей внутренней шайбы и втулки стакана кожуха полуоси рифлеными, и использования имеющегося ШРУС с изношенной рабочей поверхность потерявшей эксплуатационные свойства.
Технический результат достигается тем, что устройство для защиты картера моста с поворотным кулаком открытого типа транспортного средства, содержащее полуось шарнира равных угловых скоростей с упорным приливом и вилку поворотного кулака, в отверстии которой соосно и последовательно установлены сопрягаемые между собой внутренняя шайба, эластичная манжета и стакан кожуха полуоси, который выполнен в виде втулки с наружным буртиком, в котором расположен упорный прилив полуоси шарнира равных угловых скоростей, при этом стакан кожуха полуоси снабжен кольцевой канавкой, в которой установлен уплотнительный элемент, в отличие от известного, снабжено дополнительной цилиндрической втулкой, которая установлена в сквозных отверстиях внутренней шайбы, манжеты и стакана кожуха полуоси, при этом полуось шарнира равных угловых скоростей плотно установлена в дополнительной втулке, кольцевая канавка выполнена на внутренней поверхности втулки стакана кожуха полуоси, длина которой составляет от 7 до 24 мм, а уплотнительный элемент выполнен двубортным из эластичного материала.
Наружные поверхности внутренней шайбы и втулки стакана кожуха полуоси могут быть выполнены рифлеными.
Устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа, поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - общий вид устройства, фиг. 2 - стакан кожуха полуоси.
Устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа (фиг. 1), содержит вилку 1 поворотного кулака, в центральное сквозное отверстие 2 которой последовательно плотно (например, с натягом или на герметик) установлены внутренняя шайба 3, эластичная манжета 4 и стакан 5 кожуха полуоси, сопрягаемые между собой.
Внутренняя шайба 3 и стакан 5 кожуха полуоси могут быть выполнены из бронзы или антифрикционного материала. При этом толщина, а внутренней шайбы 3 составляет от 4 до 19 мм. При толщине меньше 4 мм она будет деформироваться и пропускать воду и грязь при эксплуатации транспортного средства, при толщине шайбы больше 19 мм предлагаемое устройство будет неработоспособно, т.к. стакан 5 кожуха полуоси будет вываливаться. Внутренняя шайба 3 установлена в отверстии 2 с натягом и поджата манжетой 4, которая выполнена стандартной из эластичного материала, например, резины или полиуретана и поджата стаканом кожуха полуоси.
Стакан 5 кожуха полуоси (фиг. 2) выполнен в виде цилиндрической втулки 6, длиной от 7 до 24 мм с наружным буртиком 7, выполненным в виде грязезащитного кожуха. При длине втулки 6 менее 7 мм не будет обеспечена фиксация стакана 5 в осевом направлении и он будет пропускать воду и грязь. Если длина втулки 6 будет превышать 24 мм, то устройство будет не работоспособно, стакан 5 кожуха полуоси будет вываливаться при эксплуатации.
На внутренней поверхности втулки 6 стакана кожуха полуоси выполнена кольцевая канавка 8. Место расположения канавки на внутренней поверхности втулки стакана (ближе или дальше от торца) определяется толщиной уплотнительного элемента 9, который в ней расположен. Уплотнительный элемент 9 выполнен из эластичного материала, например, из резины. Толщина уплотнительного элемента составляет от 4 до 10 мм и зависит от типа применяемого уплотнительного элемента. Уплотнительный элемент выполнен двубортным, что препятствует попаданию грязи и воды на рабочие поверхности ШРУС и вытеканию масла (эмульсии) из узла при повороте транспортного средства.
В соосные сквозные отверстия внутренней шайбы 3, манжеты 4 и стакана 5 кожуха полуоси установлена дополнительная втулка 10 (фиг. 1), диаметр которой составляет от 34 до 40 мм для обеспечения плотной посадки уплотнительного элемента.
Во втулке 10 с натягом или на герметик установлена полуось 11 ШРУС (на чертеже не показан) с упорным приливом 12, который с зазором установлен в наружном буртике 7 стакана 5. Зазор необходим для отсутствия заклинивания прилива 12 в наружном буртике стакана в момент изгиба ШРУС во время поворота колеса.
Для усиления осевой фиксации наружные поверхности внутренней шайбы 3 и втулки 8 стакана 5 кожуха полуоси могут быть выполнены рифлеными, например, накаткой (прямой или крестообразной), что обеспечивает более плотную их посадку внутри вилки 1 поворотного кулака.
Устройство для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа (фиг. 1) работает следующим образом.
При эксплуатации транспортного средства во время поворота увеличенная длина втулки стакана кожуха полуоси усиливает его осевую фиксацию, что снижает износ поверхностей ШРУС в месте контакта полуоси ШРУС с втулкой 6 стакана 5 кожуха полуоси, а в совокупности с двубортным уплотнительным элементом 9, установленным в канавке 8, выполненной во втулке 6 стакана 5, препятствует поступлению воды и грязи в картер моста, а из картера наружу - масла, превратившегося в эмульсию.
Дополнительная втулка 10 уменьшает величину изгиба ШРУС во время поворота и эксплуатации транспортного средства, вследствие чего уменьшается его биение во внутренней шайбе 3 и стакане 5 кожуха полуоси в картере моста, что усиливает их осевую фиксацию и препятствует образованию зазора для поступления воды и грязи в картер моста, а из картера - масла.
Так же дополнительная втулка 10 заменяет собой изношенную рабочую поверхность ШРУС (восстанавливает ее) и дает возможность использовать ШРУС с уже изношенной поверхностью.
Рифление, выполненное на наружных поверхностях внутренней шайбы и стакана, не позволяет ослабнуть посадке внутренней шайбы и стакана кожуха полуоси внутри вилки 1 поворотного кулака при эксплуатации транспортного средства. И позволяет исключить из конструкции устройства штифты и сверление картера моста при установке как в прототипе.
Также нанесение рифления уменьшает нагрузку на внутреннюю поверхность наружного стакана и внутренней шайбы, вследствие чего снижается вероятность уменьшения их внутреннего диаметра ниже расчетного и соответственно заклинивания ШРУС и прокрута шайбы или стакана в картере моста.
Сборка устройства осуществляется следующим образом.
В отверстие 2 вилки поворотного кулака (фиг. 1) плотно устанавливают внутреннюю шайбу 3, вслед за которой манжету 4. В кольцевую канавку 10 (фиг. 2) втулки стакана 5 устанавливают двубортный уплотнительный элемент 11. Стакан 5 кожуха полуоси плотно устанавливают в отверстие 2 за манжетой 4, поджимая ее. В соосные отверстия шайбы 3, манжеты 4 и стакана 5 устанавливают полуось 6 ШРУС с предварительно установленной на нем дополнительной втулкой 10, фиксируя ее на фиксатор резьбы или герметик в случае посадки без натяга, в случае посадки с натягом дополнительная втулка разогревается и в нагретом состоянии устанавливается на ШРУС. Устанавливают полуось 6 ШРУС с зазором между упорным приливом 12 и наружным буртиком 7 стакана 5.
Разборку устройства выполняют в обратном порядке.
Предложенная конструкция устройства для защиты картера переднего моста с поворотным кулаком открытого типа была изготовлена и установлена на автомобиле УАЗ Патриот с передним мостом Спайсер с кулаком открытого типа с изношенной поверхностью ШРУС.
Испытания ремонтного комплекта моста Спайсер с кулаком открытого типа подтвердили повышение эффективности защиты картера моста при эксплуатации транспортного средства от попадания грязи и воды в картер моста и вытекания масла из него без замены ШРУС с изношенной рабочей поверхностью, что значительно снизило стоимость ремонта.