Устройство для подвода воздуха в шину автомобильного колеса

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА ВОЗДУХА В ШИНУ АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ярусов Анатолий Григорьевич Бутылин Григорий Владимирович Швец Дмитрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для подвода воздуха в шину автомобильного колеса, в цапфе которого выполнены каналы соответственно для подачи воздуха от компрессора и электрического провода, одним концом соединенного с бортовой сетью автомобиля, а в ступице колеса выполнены каналы соответственно для подачи воздуха в шину колеса и второго электрического провода, причем между цапфой и ступицей установлены с возможностью вращения коаксиально расположенные прижимные крышки, внешние и внутренние уплотнительные манжеты и металлические шайбы, прижатые к соответствующей внутренней манжете 66652010.10.30 с возможностью совместного вращения, при этом электрический провод в ступице колеса соединен одним концом с одной из упомянутых шайб, а вторым - с потребителями электроэнергии, установленными на ступице, отличающееся тем, что между упомянутыми шайбами установлен контактный узел в виде двух жестко связанных между собой металлических шайб, в прорезях которых закреплены равномерно размещенные по окружности электрические контакты, связанные со вторым концом электрического провода, помещенного в цапфе.(56) 1.2000132703, 2002. 2.6507276, 2003. 3.30219 1, 2003. 4.5365 , 2009. Предлагаемое устройство относится к автомобильной технике, а именно к средствам подвода воздуха от центрального компрессора к шине колеса. В настоящее время автомобили повышенной проходимости оборудуются системой централизованной накачки шин, обеспечивающей возможность оперативного измерения и управления давлением в шинах в зависимости от температуры и дорожных условий. При этом на ступицах автомобильных колес устанавливаются датчики и исполнительные механизмы, требующие для своей работы источник электроэнергии. Известны системы дистанционного контроля над давлением в шинах 1, 2, содержащие датчики давления, для питания которых используется энергия батареек. Недостаток такого источника питания состоит в ограниченной энергии батарейки, что приводит к необходимости ее периодической замены. Другой недостаток - в ограниченных возможностях батарейки при отрицательных температурах с увеличением отрицательных температур отдача тока батарейки многократно уменьшается, а при температуре ниже минус 30 батарейка неработоспособна. Известно устройство для бесконтактной передачи электропитания на вращающийся узел транспортного средства 3. Это устройство содержит источник переменного тока,неподвижно установленный на корпусе автомобиля, кольцевой вращающийся трансформатор с двумя соосно расположенными обмотками, одна из которых закреплена неподвижно на корпусе, а вторая смонтирована на ступице колеса совместно с потребителями энергии, например с диагностическими приборами. Недостаток этого устройства состоит в его низкой эксплуатационной надежности. В связи с крупными габаритами деталей колесного узла трансформатор при его малой мощности должен иметь обмотки необычно большого диаметра и, соответственно, большой воздушный зазор между обмотками. Этот зазор будет неизбежно забиваться дорожной пылью, водой и грязью, что приведет к порче трансформатора. Кроме того, вращающийся трансформатор должен работать в окружении стальных деталей колеса. Поэтому магнитный поток первичной обмотки будет плохо поступать через воздушный зазор во вторичную обмотку, а замкнется через ближайшие стальные детали колеса. В результате КПД трансформатора будет низким. Ближайшим аналогом предлагаемого устройства является устройство для подвода воздуха в шину автомобильного колеса 4, которое содержит элементы передачи электропитания из бортовой сети автомобиля потребителям, установленным на колесе. Ближайший аналог содержит цапфу с каналом для подачи воздуха от центрального компрессора, ступицу колеса с каналом для подачи воздуха в шину колеса, размещенные между цапфой и ступицей коаксиально расположенные прижимные крышки, уплотнительные манжеты и промежуточные кольца, а также шарикоподшипник, расположенный по оси ступицы между внутренними манжетами, обойма которого жестко связана с цапфой,2 66652010.10.30 и в ней две группы шариков, каждая из которых контактирует с соответствующей металлической шайбой, имеющей возможность вращения совместно с соответствующей манжетой. При этом цапфа имеет второй продольный канал, в который помещен первый электрический провод, соединяющий бортовую сеть автомобиля с обоймой шарикоподшипника, а в ступице выполнен второй канал, в который помещен второй электрический провод, соединяющий одну из шайб с потребителями электроэнергии, установленными на ступице. Недостаток известного устройства в сложности конструкции. Для передачи электропитания из бортовой сети автомобиля потребителям, установленным на колесе, используется сложный шарикоподшипник, содержащий обойму специальной конструкции и две группы шариков, установленные с разных сторон обоймы и удерживаемые сепараторами. При этом конструкция шарикоподшипника такова, что его шарики не катятся, а фактически скользят по прижатым к ним вращающимся шайбам. Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции узла передачи электропитания из бортовой сети автомобиля потребителям, установленным на ступице вращающегося колеса. Для решения поставленной задачи в цапфе устройства для подвода воздуха в шину автомобильного колеса выполнены каналы соответственно для подачи воздуха от компрессора и электрического провода, одним концом соединенного с бортовой сетью автомобиля, а в ступице колеса выполнены каналы соответственно для подачи воздуха в шину колеса и второго электрического провода. Между цапфой и ступицей установлены с возможностью вращения коаксиально расположенные прижимные крышки, внешние и внутренние уплотнительные манжеты и металлические шайбы, прижатые к соответствующей внутренней манжете с возможностью совместного вращения. Электрический провод в ступице колеса соединен одним концом с одной из упомянутых шайб, а вторым - с потребителями электроэнергии, установленными на ступице. Согласно техническому решению, между упомянутыми шайбами установлен контактный узел в виде двух жестко связанных между собой металлических шайб, в прорезях которых закреплены равномерно размещенные по окружности электрические контакты, связанные со вторым концом электрического провода, помещенного в цапфе. На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства подвода воздуха к шине,на фиг. 2 и 3 - виды спереди и сбоку контактного узла, на фиг. 4 - шайба контактного узла,на фиг. 5 - крепление контактного узла. Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит цапфу 1 с каналом 2 подачи воздуха от центрального компрессора (не показан) прижимные крышки 3, 4 внешние уплотнительные манжеты 5, 6 и внутренние уплотнительные манжеты 7, 8, между которыми находятся промежуточные кольца 9, 10 ступицу 11 колеса (не показано) и выходной канал 12 для подачи воздуха от ступицы 11 в шину колеса. Для подвода электропитания от бортовой сети автомобиля к потребителям, установленным на вращающейся ступице 11, устройство подвода воздуха к шине колеса дополнительно содержит металлические шайбы 13, 14, прижатые к соответствующей внутренней уплотнительной манжете 7, 8 и вместе с ними имеющие возможность вращения контактный узел 15, установленный на цапфе 1 между шайбами 13, 14. Электрический провод 16 проложен в продольном канале 17 цапфы 1 и одним концом соединен с бортовой сетью автомобиля (не показана), а вторым - с контактным узлом 15. Электрический провод 18 проложен в выходном патрубке 19 и одним концом соединен с шайбой 13, а вторым - с потребителями электроэнергии (не показаны), установленными на ступице 11, например с диагностическими приборами. Для предотвращения протечки воздуха, поступающего по каналу 2 в шину колеса, канал 17 и патрубок 19 закрыты герметизирующими пробками 20 и 21. Известно, что на автомобилях принята однопроводная схема электропитания, поэтому в качестве второго (возвратного) проводника используются металлические детали и узлы автомобиля. 3 66652010.10.30 Контактный узел 15 (фиг. 2 и 3) состоит из двух металлических шайб 22 и 23, в которые через прорези 24 вставлены электрические контакты 25, выполненные в форме катушки, реборды которой охватывают шайбы 22 и 23. Прорези 24 в шайбах 22 и 23 (фиг. 4) выполнены Г-образными, полки которых направлены в противоположные стороны. При сборке контактного узла 15 шайбы 22 и 23 накладываются друг на друга так, чтобы их прорези совпали. В эти прорези вставляются контакты 25, затем шайбы 22 и 23 встречно поворачиваются, и контакты 25 закрепляются в полках прорезей. После сборки контактного узла 15 шайбы 22 и 23 жестко соединяются,например, точечной сваркой. Контактный узел 15 (фиг. 2, 3) прикреплен к цапфе 1 (фиг. 5) с помощью изолирующих полуколец 26, 27, выполненных, например, из фторопласта. Полукольца 26, 27 прикреплены к цапфе 1 с помощью винтов 28, головки которых заглублены в полукольца 26,27 и дополнительно изолированы от узла 15. Контактный узел 15 удерживается от поворота на полукольцах 26, 27 шлицами 29. Предлагаемое устройство подвода воздуха работает следующим образом. Воздух от центрального компрессора, установленного на раме автомобиля, подается через канал 2 (фиг. 1), выполненный в неподвижной цапфе 1, и поступает во вращающуюся камеру между уплотнительными манжетами 7, 8. Здесь шайбы 13, 14 вращаются вместе с манжетами 7, 8, а контактный узел 15 неподвижен, так как его крепление (фиг. 5) через полукольца 26, 27 к цапфе 1 предотвращает вращение. Конструкция контактного узла 15 позволяет проходить воздуху из канала 2 в выходной трубопровод 12 и далее - в шину колеса. Подвод электропитания к потребителям, установленным на вращающейся ступице 11 колеса, достигается следующим образом. Электрическое напряжение из бортовой сети автомобиля по проводу 16 (фиг. 1) поступает на неподвижный контактный узел 15. Шайбы 13, 14, вращающиеся вместе с манжетами 7, 8, прижаты с двух сторон к контактам узла 15. Электрическое напряжение с контактного узла 15 переходит на вращающуюся шайбу 13 и далее по проводу 18 подается потребителям. В предлагаемом устройстве подвода воздуха к шине все элементы, предназначенные для передачи электропитания, размещены в местах, защищенных от проникновения воды,пыли и грязи. Группа контактов 25 узла 15 и шайбы 13, 14,по которым происходит скольжение, изготовлены из износостойких материалов. Силы трения и износ здесь невелики, поэтому обеспечивается надежность и долговечность подачи электроэнергии из бортовой сети потребителям, установленным на ступице 11. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4