Система подкачки шин
Группа изобретений относится к области автомобилестроения, в частности к системам подкачки шин. Система подкачки шин, по первому варианту, содержит картер моста, уплотнительное кольцо, ступицу, кольцо ступицы, а также внутренний и внешний уплотнительные элементы. Кольцо ступицы закрепляется на внешней поверхности ступицы рядом с уплотнительным кольцом, имеющим проходящий через него канал. Канал сообщен по текучей среде с каналом, проходящим через уплотнительное кольцо. Система подкачки шин, по второму варианту, содержит картер моста, уплотнительное кольцо, ступицу, кольцо ступицы, сенсорное кольцо и внешний уплотнительный элемент. Достигается упрощение процесса эксплуатации транспортного средства. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Изобретение относится к системе подкачки шин, в частности к системе подкачки шин транспортного средства.
Уровень техники
Системы подкачки шин транспортных средств используются для обеспечения возможности использования транспортных средств на разных типах местности и для снижения требований по техобслуживанию. Например, давление в шинах, связанных по текучей среде с системой подкачки шин, может быть уменьшено для создания дополнительного тягового усилия транспортного средства или увеличено для уменьшения сопротивления качению и повышения экономии топлива транспортным средством. Кроме того, использование системы подкачки шин позволяет избежать необходимости в периодической проверке давления и его регулировке в каждой шине.
Между тем установка системы подкачки шин на ведущем мосту затруднена из-за дополнительных сложностей, ограниченного пространства и связанных с этим затрат. Например, за исключением случаев, когда система подкачки шин полностью устанавливается в колесе, приходится использовать вращающееся уплотнение для сообщения по текучей среде между насосом и каждой из шин, входящих в систему подкачки. Кроме того, если система подкачки шин используется на ведущем мосту, канал для среды под давлением может выходить наружу картера, что может привести к излишнему усложнению системы подкачки шин.
В связи с этим желательно разработать такую систему подкачки шин, которая, обладая одним или несколькими из указанных выше преимуществ, позволила бы устранить указанные недостатки.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения система подкачки шин содержит картер моста и уплотнительное кольцо, расположенное на картере моста. В уплотнительном кольце образован проходящий через него канал. Ступица расположена на картере моста рядом с уплотнительным кольцом. Кольцо ступицы расположено на ступице рядом с уплотнительным кольцом и содержит проходящий него канал. Система подкачки шин также содержит внутренний уплотнительный элемент и внешний уплотнительный элемент. Внутренний уплотнительный элемент и внешний уплотнительный элемент расположены между уплотнительным кольцом и кольцом ступицы. Канал, проходящий через кольцо ступицы, сообщается по текучей среде с каналом, проходящим через уплотнительное кольцо, в области, образованной между внутренним и внешним уплотнительными элементами.
В соответствии со вторым объектом изобретения система подкачки шин содержит картер моста и уплотнительное кольцо, расположенное на картере моста. В уплотнительном кольце образован проходящий через него канал, который сообщается по текучей среде с каналом помпы. Ступица установлена с возможностью вращения на картере моста рядом с уплотнительным кольцом, а кольцо ступицы расположено и закреплено на торцевом участке ступицы рядом с уплотнительным кольцом. В кольце ступицы образован проходящий через него канал. Сенсорное кольцо закреплено на кольце ступицы и расположено с внутренней стороны от внутреннего уплотнительного элемента. Внутренний уплотнительный элемент расположен между уплотнительным кольцом и кольцом ступицы. Система подкачки шин также содержит внешний уплотнительный элемент, расположенный с внешней стороны от внутреннего уплотнительного элемента. Внешний уплотнительный элемент расположен между уплотнительным кольцом и кольцом ступицы. Канал, проходящий через кольцо ступицы, сообщается по текучей среде с каналом, проходящим через уплотнительное кольцо, в области, образованной между внутренним и внешним уплотнительными элементами, а канал, проходящий через кольцо ступицы, сообщается по текучей среде с каналом, проходящим через колесную шпильку, посредством второго канала.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан узел ведущего моста, снабженный системой подкачки шин, вид спереди;
на фиг. 2 - то же, вид сбоку;
на фиг. 3 - часть ведущего моста в разрезе по линии 3-3 на фиг. 2;
на фиг. 4 показан один из возможных вариантов выполнения сенсорного кольца, вид в перспективе.
Осуществление изобретения
Следует понимать, что согласно изобретению допускаются различные альтернативные компоновки и последовательности этапов сборки, за исключением случаев, где явно оговорено обратное. Также следует понимать, что конкретные устройства, узлы, системы и процессы, изображенные на чертежах и раскрытые в описании, являются лишь типовыми вариантами осуществления изобретения, определенного в его формуле. Таким образом, конкретные размеры, направления и другие физические характеристики, относящиеся к раскрываемым вариантам осуществления, не следует рассматривать в качестве ограничивающих, если в формуле изобретения явно не указано обратное.
Система подкачки шин раскрыта применительно к транспортным средствам (не показано). Специалисту в данной области техники будет понятно, что различные рассматриваемые здесь варианты выполнения системы подкачки шин могут быть использованы на коммерческом транспорте или на внедорожной технике. Кроме того, специалисту в данной области техники будет понятно, что подобные варианты осуществления могут быть использованы в промышленности, на железнодорожном транспорте, в армии и в аэрокосмической области.
Варианты выполнения системы 10 подкачки шин, которая далее также может именоваться «системой», предпочтительно используются в узле 12 ведущего моста транспортного средства. Один из вариантов выполнения узла 12 ведущего моста, пригодного для использования с системой 10 подкачки шин, наиболее наглядно показан на фиг. 1 и 2. Следует понимать, что система подкачки шин может использоваться не только в узле ведущего моста. Например, в соответствии с некоторыми вариантам осуществления изобретения (не показаны) система подкачки шин может использоваться с узлом моста с управляемыми колесами.
Как показано на фиг. 3, система 10 подкачки шин содержит картер 14 моста, который может быть выполнен как в виде единой детали, так может состоять из нескольких соединенных между собой элементов. Картер 14 моста является полым, и внутри него расположен с возможностью вращения мост 16. В одном из вариантов внешняя поверхность 18 картера 14 имеет ступенчатую цилиндрическую форму и может уменьшаться в диаметре по направлению к торцу 20.
Мост 16, расположенный с возможностью вращения в картере 14 моста, предпочтительно является ведущим. Мост 16 включает в себя торцевой фланец 22. В торцевом фланце 22 выполнено одно или несколько сквозных отверстий 24 для соединения моста 16 с узлом 26 ступицы. Предпочтительно мост 16 соединен с узлом 26 ступицы при помощи нескольких резьбовых крепежных элементов 28. Однако следует понимать, что мост 16 может быть соединен с узлом 26 ступицы любым другим известным способом.
Система 10 подкачки шин содержит уплотнительное кольцо 30. Уплотнительное кольцо 30 и узел 26 ступицы установлены на картере 14 моста. Уплотнительное кольцо 30 и узел 26 ступицы расположены вокруг внешней поверхности 18 картера 14 моста. Предпочтительно, уплотнительное кольцо 30 расположено на внешней поверхности 18 картера 14 моста без возможности вращения.
Уплотнительное кольцо 30, в целом, имеет кольцевую форму и выполнено из металла. Уплотнительное кольцо 30 имеет внешнюю поверхность 32 и проходящий через него канал 34. Впускное отверстие 36 этого канала образовано на внутренней кромке 38 уплотнительного кольца 30. Предпочтительно, впускное отверстие сообщается по текучей среде с каналом 40, который сообщается с насосом (не показан). Канал 40 насоса проходит вокруг части внешней поверхности 18 картера 14 моста. Выпускное отверстие 42 канала 34 образовано на внешней поверхности 32 уплотнительного кольца 30. В одном из вариантов выполнения большая часть 44 канала 34 уплотнительного кольца проходит параллельно картеру 14 моста.
Внешняя поверхность 32 уплотнительного кольца 30 имеет в основном цилиндрическую форму. Внешняя поверхность 32 может иметь участок 46 с первым диаметром и участок 48 со вторым диаметром. Длина диаметра участка 46 с первым диаметром больше длины диаметра участка 48 со вторым диаметром. У уплотнительного кольца 30 также имеется внутренняя поверхность 50, которая проходит вокруг части внешней поверхности 18 картера 14 моста.
Узел 26 ступицы содержит ступицу 52. Предпочтительно ступица 52 установлена с возможностью вращения на картере 14 моста и находится рядом с уплотнительным кольцом 30. Ступица 52 предпочтительно установлена на картере 14 моста при помощи пары комплектов 54, 54А подшипников, расположенных между ступицей 52 и картером 14 моста. Комплекты 54, 54А подшипников аналогичны друг другу и являются традиционными известными подшипниками. Предпочтительно комплекты 54, 54А подшипников расположены вокруг картера 14 моста и устанавливаются на него до установки внутреннего уплотнительного элемента 56 и внешнего уплотнительного элемента 58 при изготовлении системы 10. Подобный порядок установки позволяет избежать разориентации уплотнительных элементов 56, 58 на уплотнительном кольце 16 при монтаже.
Узел 18 ступицы может быть выполнен с возможностью удержания колеса в сборе (не показано), которое крепится к ступице 52 при помощи нескольких колесных шпилек 60, 62. Ступица 52 также крепится к мосту 16 с возможностью передачи вращения. Ступица 52 является кольцевым элементом, у которого имеется внутренняя поверхность 64 и внешняя поверхность 66. По меньшей мере часть внутренней поверхности 64 ступицы 52 имеет ступенчатую форму. Внешняя поверхность 66 определяет фланец 68 ступицы. Фланец 68 ступицы сцепляется с колесом в сборе и является кольцевым выступом с несколькими сквозными отверстиями, в которые вставляются колесные шпильки 60, 62. У ступицы 52 также имеются внутренний торец 70 и внешний торец 72. На внешней поверхности 66 ступицы 52 закреплено кольцо 74 ступицы, которое расположено на внутреннем торце 70 ступицы, а к внешнему торцу 72 ступицы 52 прикреплен мост 16.
Кольцо 74 ступицы расположено на ступице 52 рядом с уплотнительным кольцом 30. Кольцо 74 ступицы является кольцевым элементом, у которого имеется внешняя поверхность 76 и в котором образован сквозной канал 78. В одном из вариантов выполнения сквозной канал 78, проходящий через кольцо 74 ступицы, расположен перпендикулярно картеру 14 моста. На внутренней поверхности 82 кольца 74 ступицы образовано впускное отверстие 80 канала 78, которое сообщается по текучей среде с полостью 84, образованной между внутренним уплотнительным элементом 56 и внешним уплотнительным элементом 58. Выпускное отверстие 86 канала 78 образовано на внешней поверхности 76 кольца 74 ступицы и сообщается по текучей среде со вторым каналом 88.
Внешняя поверхность 76 кольца 74 ступицы содержит участок 90 с первым диаметром и участок 92 со вторым диаметром. Диаметр первого участка 90 меньше диаметра второго участка 92. Внешняя поверхность 76 кольца 74 ступицы также содержит скошенную кромку 93, расположенную на внутреннем торцевом участке кольца 74 ступицы. Внутренняя поверхность 82 кольца 74 ступицы содержит участок 94 с первым диаметром и участок 96 со вторым диаметром. Диаметр первого участка 94 больше диаметра второго участка 96. Внутренняя поверхность 82 также содержит участок 97 с промежуточным диаметром, соединенный одним своим концом с участком 94, а другим противоположным концом - с участком 96.
Предпочтительно, между уплотнительным кольцом 30 и кольцом 74 ступицы расположен внутренний уплотнительный элемент 56. Внутренний уплотнительный элемент 56 может быть вращающимся уплотнением. В данном варианте выполнения внутренний уплотнительный элемент изготовлен из резины и может включать в себя усиливающий элемент. Внутренний уплотнительный элемент 56 препятствует проникновению текучей среды под давлением, такой как воздух, используемый в системе 10 подкачки шин, в область между ступицей 52 и картером 14 моста и выходу его из полости 84 между внутренним уплотнительным элементом 56 и внешним уплотнительным элементом 58.
Предпочтительно, внутренний уплотнительный элемент 56 расположен с внутренней стороны от внешнего уплотнительного элемента 58 и с внешней стороны от сенсорного кольца 98. В некоторых вариантах выполнения внутренний уплотнительный элемент 56 расположен на уплотнительном кольце 30 или кольце 74 ступицы и образует плотный контакт с уплотнительным кольцом 30 или кольцом 74 ступицы. В одном из вариантов выполнения внутренний уплотнительный элемент 56 закреплен на внутренней поверхности 82 кольца 74 ступицы. В этом случае внутренний уплотнительный элемент 56 вращается вместе со ступицей 52, а уплотнительный участок внутреннего уплотнительного элемента 56 образует плотный контакт с внешней поверхностью 32 уплотнительного кольца 30.
Предпочтительно, внешний уплотнительный элемент 58 расположен между уплотнительным кольцом 30 и кольцом 74 ступицы. Внешний уплотнительный элемент 58 может быть вращающимся уплотнением. В этом случае внешний уплотнительный элемент 58 может быть изготовлен из резины и может включать в себя усиливающий элемент. Внешний уплотнительный элемент 58 препятствует проникновению текучей среды под давлением, такой как используемый в системе 10 подкачки шин воздух, в полость между ступицей 52 и картером 14 моста и выходу воздуха из полости 84 между внутренним уплотнительным элементом 56 и внешним уплотнительным элементом 58.
Внешний уплотнительный элемент 58 расположен с внутренней стороны от комплектов 54, 54А подшипников и с внешней стороны от внутреннего уплотнительного элемента 56. В некоторых случаях внешний уплотнительный элемент 58 расположен на уплотнительном кольце 30 или кольце 74 ступицы и образует плотный контакт с уплотнительным кольцом 30 или кольцом 74 ступицы. В одном из вариантов выполнения внешний уплотнительный элемент 58 прикреплен к внутренней поверхности 82 кольца 74 ступицы. В этом случае внешний уплотнительный элемент 58 вращается вместе со ступицей 52, а уплотнительный участок внешнего уплотнительного элемента 58 образует плотный контакт с внешней поверхностью 32 уплотнительного кольца 30.
Внутренний уплотнительный элемент 56 и внешний уплотнительный элемент 58 разнесены друг от друга и расположены между внутренней поверхностью 82 кольца 74 ступицы и внешней поверхностью 32 уплотнительного кольца 30. Внутренний уплотнительный элемент 56 и внешний уплотнительный элемент 58 взаимодействуют, создавая уплотнение, с уплотнительным кольцом 30 и кольцом 74 ступицы и могут быть расположены между ними с возможностью вращения или без возможности вращения. Канал 78 в кольце ступицы сообщается по текучей среде с каналом 34, проходящим через уплотнительное кольцо 30 в полости 84 между внутренним уплотнительным элементом 56 и внешним уплотнительным элементом 58. Полость 84 между внутренним уплотнительным элементом 56 и внешним уплотнительным элементом 58 определяется уплотнительным кольцом 30, уплотнительными элементами 56, 58 и кольцом 74 ступицы.
Предпочтительно внутренний уплотнительный элемент 56 и внешний уплотнительный элемент 58 расположены на внешней поверхности 32 уплотнительного кольца 30 вокруг нее. В одном из вариантов выполнения внутренний уплотнительный элемент 56 расположен вокруг участка 46 с первым диаметром, а внешний уплотнительный элемент 58 расположен вокруг участка 48 со вторым диаметром уплотнительного кольца 30. Поскольку диаметр первого участка 46 больше диаметра второго участка 48, диаметр внутреннего уплотнительного элемента 56 больше диаметра внешнего уплотнительного элемента 58. Например, в данном случае внутренний диаметр внутреннего уплотнительного элемента 56 больше внутреннего диаметра внешнего уплотнительного элемента 58.
Предпочтительно, между внутренним комплектом 54А подшипников и внешним уплотнительным элементом 58 имеется зазор 100. В зазоре 100, между ступицей 52 и картером 14 моста, может находиться подшипниковое уплотнение (не показано). Подшипниковое уплотнение может быть традиционным известным уплотнением. Например, подшипниковое уплотнение может быть изготовлено из резины и включать в себя по меньшей мере один усиливающий элемент. Предпочтительно подшипниковое уплотнение расположено с внутренней стороны от комплектов 54, 54А подшипников и с внешней стороны от внешнего уплотнительного элемента 58. Подшипниковое уплотнение может находиться на картере 14 моста или ступице 52 и образовывать плотный контакт с картером 14 моста или ступицей 52.
В некоторых вариантах осуществления изобретения система 10 подкачки шин содержит сенсорное кольцо 98. Использование сенсорных колец в антиблокировочных системах хорошо известно. Показанное на фиг.4 типовое сенсорное кольцо 98 подходит для использования в системе 10. Сенсорное кольцо 98 может содержать множество отверстий 102 и иметь, в целом, кольцевую форму. В данном варианте выполнения сенсорное кольцо имеет внутренний диаметр 104, определяющий большое отверстие 106 и внешний диаметр 108.
Как показано на фиг. 3, сенсорное кольцо 98 закреплено на внешней поверхности 76 кольца 74 ступицы у его внутренней торцевой части. Предпочтительно, сенсорное кольцо 98 установлено посредством соединения с натягом на внутренней торцевой части кольца 74 ступицы. Внутренний уплотнительный элемент 56 и внешний уплотнительный элемент 58 могут быть образованы внутри по отношению к сенсорному кольцу 98. С внутренней стороны сенсорного кольца 98 и рядом с ним может быть расположен монтажный участок 110. Монтажный участок 110 предназначен для удержания датчика антиблокировочной системы (не показан). При помощи датчика антиблокировочной системы можно определять скорость транспортного средства и/или число оборотов колеса.
С каналом 78 в кольце ступицы одним концом сообщается по текучей среде второй канал 88, который другим концом сообщается с каналом 112, проходящим через полую колесную шпильку 62. Таким образом, канал 78 в кольце ступицы посредством второго канала 88 сообщается по текучей среде с каналом 112, проходящим через полую колесную шпильку 62. Второй канал 88 является трубчатым элементом, который содержит впускное отверстие, герметично расположенное в кольце 74 ступицы, и выпускное отверстие, герметично расположенное в полой колесной шпильке 62. В одном из вариантов выполнения второй канал 88 содержит множество изогнутых участков 114. Как вариант, подразумевается, что второй канал 88 может проходить через полую колесную шпильку 62. Второй канал 88 сообщается по текучей среде с каналом 34 в уплотнительном кольце посредством канала 78 в кольце ступицы и полостью 84 между уплотнительными элементами 56 и 58.
Полая колесная шпилька 62 содержит образованный в ней канал 112 и расположена на фланце 68 ступицы. В одном из вариантов выполнения (не показан) на внешней поверхности полой колесной шпильки 62 имеется резьба. Канал 112, проходящий через колесную шпильку 62, упрощает сообщение по текучей среде между вторым каналом 88 и шланговым узлом (не показан). В некоторых вариантах осуществления изобретения (не показаны) резьба, образованная на внешней поверхности полой колесной шпильки 62, входит в зацепление с зажимной гайкой для крепления колесного обода (не показан) к ступице 54.
Шланговый узел (не показан) содержит фитинг, шланг и запорный штуцер. Фитинг герметически соединен с полой колесной шпилькой 62. Как вариант, фитинг может герметически соединяться со вторым каналом 88. Запорный штуцер сообщается по текучей среде с полой колесной шпилькой 62 посредством канала (не показан), проходящего через шланг и фитинг. Запорный штуцер герметически соединяется с колесным ниппелем (не показан).
При использовании система 10 подкачки шин упрощает сообщение по текучей среде между каналом 78 в кольце ступицы и шланговым узлом. При нагнетании текучей среды в канал 34 уплотнительного кольца или создании в нем давления текучая среда проходит через полость 84 между внутренним уплотнительным элементом 56 и внешним уплотнительным элементом 58, каналом 78 в кольце ступицы, вторым каналом, каналом 112 в колесной шпильке и шланговым узлом.
Насос (не показан) может нагнетать текучую среду во второй канал 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), связанным с контроллером. Как вариант, насос может включаться вручную оператором транспортного средства, на котором установлена система 10 подкачки шин, через определенные интервалы времени для поддержания давления в каждой из шин на заданном уровне при изменении окружающей температуры или типа местности.
Изобретение было описано на примере предпочтительных вариантов его осуществления, однако следует понимать, что оно может быть реализовано иным образом, отличающимся от того, как это было показано и описано, не выходя за объем и сущность изобретения
1. Система подкачки шин, содержащая картер моста; уплотнительное кольцо, расположенное на картере моста и имеющее проходящий через него канал; ступицу, расположенную с возможностью вращения на картере моста рядом с уплотнительным кольцом; кольцо ступицы, расположенное на ступице рядом с уплотнительным кольцом и имеющее проходящий через него канал; а также внутренний и внешний уплотнительные элементы, расположенные между уплотнительным кольцом и кольцом ступицы, при этом канал, проходящий через кольцо ступицы, сообщен по текучей среде с каналом, проходящим через уплотнительное кольцо, через полость, образованную между внутренним и внешним уплотнительными элементами.
2. Система по п. 1, в которой уплотнительное кольцо жестко установлено без возможности вращения на картере моста.
3. Система по п. 1, в которой внутренний и внешний уплотнительные элементы разнесены друг от друга и расположены на разных поверхностях уплотнительного кольца.
4. Система по п. 1, в которой между внешним уплотнительным элементом и подшипником, расположенным между ступицей и картером моста, имеется зазор.
5. Система по п. 1, дополнительно содержащая сенсорное кольцо, закрепленное на кольце ступицы и расположенное с внутренней стороны от внутреннего уплотнительного элемента.
6. Система по п. 1, в которой диаметр внутреннего уплотнительного элемента больше диаметра внешнего уплотнительного элемента.
7. Система по п. 1, в которой канал, проходящий через кольцо ступицы, сообщен по текучей среде с каналом, проходящим через колесную шпильку.
8. Система по п. 1, в которой на внешней поверхности уплотнительного кольца образованы участки с первым и вторым диаметрами, при этом вокруг участка с первым диаметром расположен внутренний уплотнительный элемент, а вокруг участка со вторым диаметром расположен внешний уплотнительный элемент.
9. Система по п. 1, в которой на внутренней поверхности кольца ступицы образованы участки с первым и вторым диаметрами, при этом первый диаметр больше второго диаметра.
10. Система по п. 1, в которой кольцо ступицы расположено на внутреннем торце ступицы.
11. Система по п. 1, в которой на внутреннем торцевом участке кольца ступицы образована скошенная кромка.
12. Система по п. 1, в которой канал, проходящий через кольцо ступицы, проходит перпендикулярно картеру моста, а часть канала, проходящая через уплотнительное кольцо, проходит параллельно картеру моста.
13. Система по п. 1, дополнительно содержащая мост, проходящий через картер моста и соединенный со ступицей с возможностью передачи приводного усилия.
14. Система по п. 1, в которой на внешней поверхности кольца ступицы образованы участки с первым и вторым диаметрами, при этом первый диаметр меньше второго диаметра.
15. Система по п. 1, дополнительно содержащая канал насоса, сообщающийся по текучей среде с каналом, образованным в уплотнительном кольце, при этом канал насоса проходит вокруг участка внешней поверхности картера моста.
16. Система по п. 6, в которой сенсорное кольцо ступицы посажено с натягом на внутренний торцевой участок кольца ступицы.
17. Система подкачки шин, содержащая картер моста; уплотнительное кольцо, расположенное на картере моста и имеющее проходящий через него канал, сообщающийся по текучей среде с каналом насоса; ступицу, установленную с возможностью вращения на картере моста рядом с уплотнительным кольцом; кольцо ступицы, расположенное и закрепленное на торцевом участке ступицы рядом с уплотнительным кольцом и имеющее проходящий через него канал; сенсорное кольцо, закрепленное на кольце ступицы и расположенное с внутренней стороны от внутреннего уплотнительного элемента, находящегося между уплотнительным кольцом и кольцом ступицы; и внешний уплотнительный элемент, расположенный снаружи от внутреннего уплотнительного элемента между уплотнительным кольцом и кольцом ступицы, при этом канал, проходящий через кольцо ступицы, сообщен по текучей среде с каналом, проходящим через уплотнительное кольцо, через полость, образованную между внутренним и внешним уплотнительными элементами, а канал, проходящий через кольцо ступицы, сообщен по текучей среде с каналом, проходящим через колесную шпильку, посредством второго канала.
