RU229259U1

RU229259U1 - Vehicle hub assembly

Info

Publication number: RU229259U1
Application number: RU2024118720U
Authority: RU
Inventors: Айнур Фанисович Саттаров; Александр Юрьевич Спиридонов; Александр Василевич Махметов; Виталий Михайлович Мартемьянов; Айдар Анварович Зиятдинов
Original assignee: Публичное акционерное общество "КАМАЗ"
Filing date: 2024-07-04
Publication date: 2024-09-30

Abstract

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к ступичным узлам ведущих мостов транспортных средств. Ступичный узел транспортного средства содержит полуось (1) с фланцем (2), цапфу (3), ступицу (4) с запрессованным в нее подшипником (5) с коническими роликами. Ступица (4) состоит из основного корпуса, вставки (6) под подшипник (5) и вставок (7) под колесные болты (8). При этом основной корпус выполнен из алюминиевого сплава, а вставки (6) и (7) – из стали или высокопрочного чугуна. Подшипник (5) выполнен сдвоенным, имеет единый корпус, зазор и уплотнения (9). От перемещения в ступице (4) подшипник (5) зафиксирован с одной стороны стопорной шайбой (10) и гайкой (11), а с другой стороны упирается в буртик (12) ступицы (4) и кольцо (13) манжеты (14). На внешней поверхности вставок (6) и (7) выполнены концентрические канавки (15), исключающие осевое смещение вставок в ступице (4). Технический результат заключается в снижении массы ступичного узла при сохранении его высокой прочности, надежности и долговечности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. The utility model relates to the field of transport engineering, namely to hub assemblies of drive axles of vehicles. The hub assembly of a vehicle comprises a half-axle (1) with a flange (2), a journal (3), a hub (4) with a bearing (5) with tapered rollers pressed into it. The hub (4) consists of a main body, an insert (6) for the bearing (5) and inserts (7) for the wheel bolts (8). In this case, the main body is made of an aluminum alloy, and the inserts (6) and (7) are made of steel or high-strength cast iron. The bearing (5) is made double, has a single body, a gap and seals (9). From movement in the hub (4), the bearing (5) is fixed on one side by a lock washer (10) and a nut (11), and on the other side it rests against the flange (12) of the hub (4) and the ring (13) of the cuff (14). On the outer surface of the inserts (6) and (7) there are concentric grooves (15), eliminating axial displacement of the inserts in the hub (4). The technical result consists in reducing the weight of the hub unit while maintaining its high strength, reliability and durability. 1 s.p. fils, 2 figs.

Description

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкциям ступичных узлов транспортных средств.The utility model relates to the field of transport engineering, namely to the designs of hub assemblies of vehicles.

Ступичные узлы колес соединяют колесо транспортного средства с осью и, следовательно, подвергаются значительным нагрузкам. Кроме того, ступицы колес составляют часть неподрессоренной массы транспортного средства. Чем больше неподрессоренная масса – тем хуже плавность хода, и напротив – чем она меньше, тем ход автомобиля плавней. Большая величина отношения подрессоренных и неподрессоренных масс оказывает влияние не только на плавность хода, но и на способность автомобиля держать дорогу, так как сила, с которой неподрессоренные компоненты воздействуют на автомобиль снизу-вверх, должна компенсироваться весом подрессоренной массы. В противном случае автомобиль теряет сцепление с поверхностью дороги, что сказывается на его управляемости. Таким образом, ступичный узел должен обладать наименьшей массой при достаточной прочности.Wheel hub assemblies connect the vehicle wheel to the axle and are therefore subject to significant loads. In addition, wheel hubs form part of the unsprung mass of the vehicle. The greater the unsprung mass, the worse the ride smoothness, and vice versa - the smaller it is, the smoother the car's ride. A large value of the ratio of sprung to unsprung masses affects not only the ride smoothness, but also the car's ability to hold the road, since the force with which the unsprung components act on the car from the bottom up must be compensated by the weight of the sprung mass. Otherwise, the car loses traction with the road surface, which affects its control. Thus, the hub assembly must have the least mass with sufficient strength.

Большие нагрузки, а, следовательно, высокие температуры, которые испытывают ступицы большегрузных автомобилей, ограничивают применение в них алюминиевых сплавов. Так как ступичные подшипники выполнены преимущественно из стали, различный коэффициент теплового расширения негативно сказывается на работоспособности узла.The high loads and, consequently, high temperatures experienced by the hubs of heavy-duty vehicles limit the use of aluminum alloys in them. Since hub bearings are made mainly of steel, the different coefficient of thermal expansion has a negative effect on the performance of the unit.

Известен ступичный узел с подводом воздуха через единый подшипник, содержащий ступицу с установленным в нее сдвоенным подшипником с коническими роликами, имеющим единый корпус, зазор и уплотнения, размещенные в зазоре по внешним краям с обеих сторон, при этом на внешней и внутренней обоймах подшипника выполнены каналы для подвода воздуха из цапфы в ступицу, а в ступице выполнен канал для подвода воздуха в шину, при этом в зазоре подшипника дополнительно установлены уплотнения (см. патент RU №191838, МПК В60С 23/00, F16C 19/38, F16C 19/54, F16C 37/00 (2006.01), опубл. 23.08.2019 г.).A hub assembly with air supply through a single bearing is known, comprising a hub with a double tapered roller bearing installed in it, having a single housing, a gap and seals located in the gap along the outer edges on both sides, while channels for supplying air from the journal to the hub are made on the outer and inner races of the bearing, and a channel for supplying air to the tire is made in the hub, while seals are additionally installed in the bearing gap (see patent RU No. 191838, IPC B60C 23/00, F16C 19/38, F16C 19/54, F16C 37/00 (2006.01), published on 23.08.2019).

Известное техническое решение имеет ограниченное применение и используется только на мостах с централизованной системой подкачки шин.The known technical solution has limited application and is used only on bridges with a centralized tire inflation system.

Известна конструкция необслуживаемого узла ступицы автомобиля, содержащая ступицу колеса, кольцевой фланец, расположенный по окружности ступицы колеса, верхняя часть кольцевого фланца снабжена множеством болтов для колеса, нижняя часть кольцевого фланца снабжена множеством выступов ступицы колеса, внутренняя часть ступицы колеса снабжена полостью с установленным в ней необслуживаемым подшипником, внутренняя часть тормозного диска представляет собой чашку, прикрепленную к одной стороне ступицы колеса, одна сторона внутри тормозного диска снабжена зубчатым венцом (см. патент CN113119658A, МПК В60В 27/00, опубл. 16.07.2021 г.).A design of a maintenance-free automobile hub unit is known, comprising a wheel hub, an annular flange located along the circumference of the wheel hub, the upper part of the annular flange is provided with a plurality of wheel bolts, the lower part of the annular flange is provided with a plurality of wheel hub projections, the inner part of the wheel hub is provided with a cavity with a maintenance-free bearing installed therein, the inner part of the brake disc is a cup attached to one side of the wheel hub, one side inside the brake disc is provided with a toothed rim (see patent CN113119658A, IPC B60B 27/00, published on 16.07.2021).

Недостатком известного технического решения является сложность конструкции.The disadvantage of the known technical solution is the complexity of the design.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по совокупности существенных признаков является ступичный узел транспортного средства, содержащий полуось с фланцем, цапфу, ступицу с запрессованным в нее подшипником с коническим роликом, гайку подшипника, установленную с одной стороны, и кольцо с манжетой - с другой стороны, при этом подшипник выполнен сдвоенным, имеющим единый корпус, зазор и уплотнения, размещенные в зазоре с двух сторон, подшипник зафиксирован с одной стороны стопорной шайбой, а с другой стороны упирается в буртик ступицы, а между торцом подшипника и фланцем полуоси установлена дистанционная втулка (см. патент RU №200314, МПК В60В 27/02, В60В 35/00, F16C 19/00 (2006.01), опубл. 16.10.2020 г.).The closest to the declared technical solution in terms of the set of essential features is a hub unit of a vehicle comprising a half-axle with a flange, a journal, a hub with a tapered roller bearing pressed into it, a bearing nut installed on one side, and a ring with a cuff on the other side, while the bearing is made double, having a single housing, a gap and seals located in the gap on both sides, the bearing is fixed on one side with a lock washer, and on the other side rests against the hub flange, and a spacer sleeve is installed between the end face of the bearing and the flange of the half-axle (see patent RU No. 200314, IPC B60B 27/02, B60B 35/00, F16C 19/00 (2006.01), published on 16.10.2020).

Недостатком известной конструкции является большая масса ступичного узла.The disadvantage of the known design is the large mass of the hub assembly.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является снижение массы ступичного узла при сохранении высокой прочности, надежности и долговечности узла.The task, which is aimed at solving the proposed technical solution, is to reduce the weight of the hub unit while maintaining high strength, reliability and durability of the unit.

Для решения поставленной задачи в ступичном узле транспортного средства, содержащем полуось с фланцем, цапфу, ступицу с запрессованным в нее сдвоенным подшипником с коническими роликами, имеющим единый корпус и зафиксированный с одной стороны стопорной шайбой и гайкой, а с другой стороны упирающийся в буртик ступицы и кольцо с манжетой, ступица состоит из основного корпуса и вставок, соединенных в виде единой детали, причем одна из вставок расположена в месте соединения ступицы со сдвоенным подшипником, остальные вставки – в месте крепления колесных болтов, при этом основной корпус выполнен из алюминиевого сплава, а вставки – из стали или высокопрочного чугуна. На внешней поверхности вставок выполнены концентрические канавки.To solve the problem set in the hub unit of a vehicle containing a half-axle with a flange, a journal, a hub with a double bearing with tapered rollers pressed into it, having a single housing and fixed on one side with a lock washer and a nut, and on the other side resting against the hub flange and a ring with a cuff, the hub consists of a main housing and inserts connected in the form of a single part, wherein one of the inserts is located at the junction of the hub with the double bearing, the remaining inserts - at the attachment point of the wheel bolts, wherein the main housing is made of aluminum alloy, and the inserts - of steel or high-strength cast iron. Concentric grooves are made on the outer surface of the inserts.

Совокупность существенных признаков, заключающаяся в том, что ступица состоит из основного корпуса и вставок, соединенных в виде единой детали, причем одна из вставок расположена в месте соединения ступицы со сдвоенным подшипником, остальные вставки – в месте крепления колесных болтов, при этом основной корпус выполнен из алюминиевого сплава, а вставки – из стали или высокопрочного чугуна, позволяет снизить массу ступичного узла при сохранении его высокой прочности, надежности и долговечности.The set of essential features, consisting in the fact that the hub consists of a main body and inserts connected as a single part, with one of the inserts located at the hub connection with a double bearing, the remaining inserts at the attachment point of the wheel bolts, while the main body is made of aluminum alloy, and the inserts are made of steel or high-strength cast iron, allows to reduce the weight of the hub assembly while maintaining its high strength, reliability and durability.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:The claimed technical solution is illustrated by drawings:

фиг. 1 – ступичный узел транспортного средства, вид в разрезе;Fig. 1 – hub unit of a vehicle, sectional view;

фиг. 2 – вставка ступицы, общий вид.Fig. 2 – hub insert, general view.

Ступичный узел транспортного средства содержит полуось 1 с фланцем 2, цапфу 3, ступицу 4 с запрессованным в нее подшипником 5 с коническими роликами. Ступица 4 состоит из основного корпуса, вставки 6 под подшипник 5 и вставок 7 под колесные болты 8. При этом основной корпус выполнен из алюминиевого сплава, а вставки 6 и 7 – из стали или высокопрочного чугуна. Подшипник 5 выполнен сдвоенным, имеет единый корпус, зазор и уплотнения 9, обеспечивающие надежность и герметичность. От перемещения в ступице 4 под воздействием рабочих нагрузок подшипник 5 зафиксирован с одной стороны стопорной шайбой 10 и гайкой 11, а с другой стороны упирается в буртик 12 ступицы 4 и кольцо 13 манжеты 14. При эксплуатации автомобиля подшипник 5 не требует регулировки и смазки. The hub unit of the vehicle comprises a half-axle 1 with a flange 2, a journal 3, a hub 4 with a bearing 5 with tapered rollers pressed into it. The hub 4 consists of a main body, an insert 6 for the bearing 5 and inserts 7 for the wheel bolts 8. In this case, the main body is made of an aluminum alloy, and the inserts 6 and 7 are made of steel or high-strength cast iron. The bearing 5 is made double, has a single body, a gap and seals 9, ensuring reliability and tightness. From movement in the hub 4 under the influence of working loads, the bearing 5 is fixed on one side by a lock washer 10 and a nut 11, and on the other side it rests against the flange 12 of the hub 4 and the ring 13 of the cuff 14. During operation of the vehicle, the bearing 5 does not require adjustment and lubrication.

Для фиксации гайка 11 подшипника 5 после закручивания подвергается кернению в паз в резьбовой части цапфы 3, которое предотвращает самооткручивание гайки 11 во время эксплуатации. Стопорная шайба 10 предотвращает проворот внутренней (неподвижной) части подшипника 5 относительно цапфы 3, а также в случае заклинивания подшипника 5 не позволит ему и его составляющим деталям сместиться относительно полуоси 1, что могло бы привести к выходу из строя ступичного, узла с колесом с транспортного средства.To fix the nut 11 of the bearing 5 after tightening, it is subjected to punching in the groove in the threaded part of the journal 3, which prevents the nut 11 from unscrewing itself during operation. The lock washer 10 prevents the rotation of the inner (fixed) part of the bearing 5 relative to the journal 3, and also in the event of jamming of the bearing 5 will not allow it and its components to shift relative to the axle shaft 1, which could lead to failure of the hub assembly with the wheel from the vehicle.

Между ступицей 4 и кольцом 13 установлена манжета 14 кассетного типа, предназначенная для герметичности ступичного узла. Данный вид манжет лучше противостоит внешнему воздействию окружающей среды, в частности попаданию грязи в ступичный узел, в отличие от стандартных манжет. Between the hub 4 and the ring 13, a cassette-type cuff 14 is installed, designed to seal the hub assembly. This type of cuff is better able to withstand external environmental influences, in particular dirt getting into the hub assembly, unlike standard cuffs.

На внешней поверхности вставок 6 и 7 выполнены концентрические канавки 15, исключающие осевое смещение вставок в ступице 4.On the outer surface of inserts 6 and 7, concentric grooves 15 are made, eliminating axial displacement of the inserts in hub 4.

Полуось 1 крепится к ступице 4 болтами 16. К ступице 4 крепление диска тормоза 17 производится совместно с креплением колеса болтами и гайками с плоской шайбой. Такое крепление является простым и более надежным, способствует увеличению теплоотвода от тормозного диска 17 по сравнению с раздельным креплением.The axle shaft 1 is attached to the hub 4 with bolts 16. The brake disk 17 is attached to the hub 4 together with the wheel with bolts and nuts with a flat washer. This type of fastening is simpler and more reliable, and helps to increase heat dissipation from the brake disk 17 compared to separate fastening.

Ступица 4 с заранее установленными стальными вставками 6 и 7 изготавливается из алюминиевого сплава методом отливки.Hub 4 with pre-installed steel inserts 6 and 7 is made of aluminum alloy by casting.

Ступичный узел работает следующим образом.The hub assembly works as follows.

При передаче крутящего момента от главной передачи полуось 1 вращается вместе со ступицей 4 и с установленным на нее диском тормоза 16 и передает вращение на ведущие колеса. Наружная обойма подшипника 5 также вращается, при этом цапфа 3, кольцо манжеты 13, гайка 11, шайба 10 и внутренняя обойма подшипника 5 остаются неподвижны. Для торможения тормозными механизмами создается усилие, и происходит снижение момента вращения, при необходимости вплоть до полной остановки. When transmitting torque from the main gear, axle shaft 1 rotates together with hub 4 and with brake disk 16 installed on it and transmits rotation to the drive wheels. The outer race of bearing 5 also rotates, while journal 3, cuff ring 13, nut 11, washer 10 and inner race of bearing 5 remain stationary. For braking, force is created by the brake mechanisms, and the torque is reduced, if necessary, up to a complete stop.

Во время движения ступичный узел испытывает большие нагрузки и нагревается, при этом так как ступичный подшипник 5 выполнен из стали, а ступица 4 из алюминиевого сплава, различный коэффициент теплового расширения может негативно сказывается на работоспособности узла. Вставки 6 из стали или высокопрочного чугуна предотвращают это и обеспечивают равномерное распределение тепла. Концентрические канавки 15, в свою очередь, исключают осевое смещение вставки в ступице. During movement, the hub unit experiences heavy loads and heats up, and since the hub bearing 5 is made of steel and the hub 4 is made of aluminum alloy, the different coefficient of thermal expansion can negatively affect the performance of the unit. Inserts 6 made of steel or high-strength cast iron prevent this and ensure uniform heat distribution. Concentric grooves 15, in turn, eliminate axial displacement of the insert in the hub.

Заявляемое техническое решение позволяет снизить массу ступичного узла при сохранении его высокой прочности, надежности и долговечности.The claimed technical solution allows to reduce the weight of the hub assembly while maintaining its high strength, reliability and durability.

Заявляемое техническое решение возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.The claimed technical solution can be implemented on standard technological equipment.

Claims

1. A hub unit of a vehicle comprising a half shaft with a flange, a journal, a hub with a double bearing with tapered rollers pressed into it, having a single housing and fixed on one side with a lock washer and nut, and on the other side resting against the flange of the hub, and a ring with a cuff, characterized in that the hub consists of a main housing and inserts connected in the form of a single part, wherein one of the inserts is located at the junction of the hub with the double bearing, the remaining inserts are at the attachment point of the wheel bolts, wherein the main housing is made of an aluminum alloy, and the inserts are made of steel or high-strength cast iron.

2. The hub assembly according to item 1, characterized in that concentric grooves are made on the outer surface of the inserts.