Подшипники ведущих колес с независимой подвеской
В независимых подвесках (и подвесках типа «Де Дион») опора ведущего колеса может быть выполнена в виде двух разнесенных радиальных шариковых подшипников. При этом один из них фиксируют в осевом направлении по наружному и внутреннему кольцу, а второй выполняют плавающим с закрепленным только внутренним кольцом.
На рисунке 1 показана такая конструкция опоры переднего колеса автомобиля «Renault-5». В такой конструкции боковые силы, действующие со стороны дороги, воспринимает фиксированный подшипник, находящийся около шарнира равных угловых скоростей и прижимаемый к поворотному кулаку шайбой.
Рисунок 1 - Опора переднего колеса автомобиля «Renault-5» имеет два радиальных шарикоподшипника с уплотнением: неподвижный подшипник установлен слева, а свободный (по наружному кольцу) — справа
Между внутренними кольцами обоих подшипников установлена распорная втулка; момент затяжки гайки полуоси составляет 120 Нм. Вал колеса нагружен крутящим моментом и (в результате затяжки гайки) растягивающими силами. Однако вал разгружен от изгибающих нагрузок, поскольку изгибающие моменты, действующие со стороны колеса, воспринимаются ступицей, установленной в двух подшипниках качения.
В отличие от этой конструкции, на автомобиле BMW гайка цапфы стягивает ступицу, внутренние кольца подшипников и расположенную между ними дистанционную втулку. Длина втулки определяется в соответствии с допусками на ширину наружных колец и расстоянием между торцами выточек в отверстии. В такой конструкции оба подшипника имеют осевую фиксацию по наружному и внутреннему кольцам. В этом случае не существует фиксированного и плавающего подшипников.
Взамен радиального шарикоподшипника в качестве плавающего может быть применен роликовый подшипник. На рисунке 2 показана опора колес автомобилей «Volkswagen Transporter» и «Porsche-924» с компактной роликовой обоймой фирмы ИНА. Вал колеса работает на кручение, изгиб и растяжение; уплотнение осуществляется манжетами 2 и 4 с двумя защитными кромками.
Рисунок 2 - Опора вала заднего колеса, используемая на автомобилях «Volkswagen Transporter» и «Porsche-924»; роликовый подшипник 1 со штампованным наружным кольцом (выпускаемый фирмой ИНА) является свободной опорой, а радиальный шарикоподшипник 3 — фиксированной. Уплотнение опоры осуществляется манжетами 2 и 4 с двойной защитной кромкой; хорошо видна конструкция подвижного шарнира равных угловых скоростей и барабанного тормоза
Для размещения опоры такого типа требуется относительно много места, несущая способность опоры достаточна для легковых автомобилей. Преимущество опоры заключается в том, что не требуется ее регулировки, а недостаток — в том, что при одних и тех же размерах опора может передавать меньшие силы и моменты, чем опора с коническими роликовыми подшипниками.
Последний вид опоры применяет фирма «Daimler-Benz» для ведущих колес легковых автомобилей и легких грузовых автомобилей. На рисунке 3 показана в разрезе опора переднего колеса модели L206 и L307. Требующаяся в этом случае регулировка зазора в обоих разнесенных подшипниках проводится с помощью круглой гайки, установленной на конце ступицы; деформируемая втулка, установленная между внутренними кольцами, обеспечивает определенное противодействие. Уплотнение осуществляется с наружной стороны (со стороны колесного тормоза) радиальной уплотнительной манжетой и отражательной шайбой, вращающейся вместе со ступицей, а с внутренней — одной манжетой, которая работает по кольцу уголкового сечения, охватывающему гайку.
Рисунок 3 - Передняя независимая подвеска легких грузовых автомобилей моделей L206 и L307 фирмы «Daimler-Benz» имеет шарниры равных угловых скоростей: неподвижный установлен на внешней стороне, а подвижный — на внутренней. Вал колеса работает на кручение и дополнительно (в результате затяжки гайки) — на растяжение; силы и моменты, действующие со стороны колеса, воспринимает шейка ступицы. Упругим элементом служит составной продольно расположенный торсионный вал, который имеет опоры с обеих сторон верхнего рычага. Рычаг является основным силовым элементом. В него упирается буфер сжатия, показанный на рисунке. Амортизатор прикреплен к верхнему рычагу, поэтому при ходе отбоя подвески он испытывает сжатие, а не растяжение. На амортизаторе находится буфер отбоя
Фирма «Citroen» на легких грузовых автомобилях моделей С32—С35 применяет двухрядный подшипник другой конструкции: его внутреннее кольцо требуется лишь зажать гайкой. Наружное кольцо фиксируется стопорным кольцом, уплотнение происходит снаружи манжетой, а изнутри манжетой, скользящей по неподвижному шарниру равных угловых скоростей. Отходящий от этого шарнира короткий вал колеса вставляется в шейку ступицы и закрепляется болтом с шестигранной головкой. Кроме тягового момента, ступица воспринимает вертикальные и боковые силы.
Аналогичную конструкцию применяют в зависимых передних подвесках полноприводных грузовых автомобилей и, кроме того, в задней подвеске автомобилей «Volkswagen-411» и «Volkswagen-412», выпускавшихся с 1968 по 1974 г. (рисунок 4).
Рисунок 4 - Опора вала колеса, установленная на конических роликовых подшипниках в задней подвеске автомобиля «Volkswagen-411/412». Болт с шестигранной головкой ввернут в специальную гайку, вставленную во фланец, показанный в правой части рисунка. Фланец нажимает на внутренние кольца подшипников и дистанционную втулку, зазор в подшипнике не регулируется. Радиальные уплотнительные манжеты, служащие для уплотнения опоры с наружной и внутренней сторон, упрощенно показаны крестиками
Аналогичную конструкцию имеет опора переднего колеса, разработанная фирмой «Citroen», в которой шарнир равных угловых скоростей размещен внутри ступицы (рисунок 5), только в опоре используют однорядные радиально-упорные шариковые подшипники большого диаметра, который обусловливает широкую опорную базу.
Рисунок 5 - Опора переднего колеса с двумя радиально-упорными шариковыми подшипниками большого диаметра и неподвижным шарниром равных угловых скоростей, размещенным внутри ступицы. Вал колеса имеет фланец, к которому крепят ступицу и диск колеса, обозначенный на рисунке жирной линией; тормоз расположен на главной передаче
Для уплотнения подшипника с обеих сторон предусмотрены вращающиеся вместе со ступицей отражатели, а также запрессованные в поворотный кулак и скользящие по внутренним кольцам упругие шайбы. Когда большой диаметр подшипника не требуется, для экономии средств и уменьшения занимаемого пространства можно применить более компактный двухрядный радиально-упорный шарикоподшипник (вместо двух однорядных). Необходимость в проведении работ по регулировке подшипника отпадает, и гайка полуоси может быть затянута с крутящим моментом, требующимся для надежного соединения подшипника со ступицей.
На рисунке 6 показана выполненная таким образом опора переднего колеса, выпускаемого с 1972 года автомобиля «Audi-80» и автомобиля «Volkswagen-Passat»; оба автомобиля имеют отрицательное плечо обкатки, и в целях уменьшения занимаемого пространства для них требуются компактные подшипниковые узлы.
Рисунок 6 - Опора переднего колеса автомобилей «Audi-80» и «Volkswagen-Passat». Хорошо видны поворотный кулак, приваренный к стойке, и нижний направляющий шарнир, который после ослабления затяжки двух болтов можно переместить относительно нижнего рычага в боковом направлении, чтобы отрегулировать развал колес. В связи с наличием отрицательного плеча обкатки диск колеса выполнен с большой глубиной
Подшипник первого поколения уплотнен с обеих сторон и имеет наружное кольцо, установленное между двумя стопорными кольцами, что обеспечивает возможность шлифования отверстия на проход; применяется посадка Р7. Дополнительным уплотнением служит узость щелей, одна из которых образуется между наружной стороной ступицы и отверстием поворотного кулака, а вторая — между коническими поверхностями корпуса неподвижного шарнира равных угловых скоростей и поворотного кулака. К этому надо добавить определенный центробежный эффект, создаваемый большим по диаметру гофрированным чехлом и тормозным диском, привернутым с наружной стороны к ступице. Вал колеса работает на кручение и (в результате затяжки гайки М18 x 1,5 с крутящим моментом 220 - 250 Нм) на растяжение. Внутренние кольца подшипника установлены на шейке ступицы, имеющей диаметр 39 мм и посадку k6.
Аналогичная конструкция подшипников применена в задней подвеске «Де Дион» автомобилей моделей «Адмирал» и «Дипломат» (рисунок 7), выпущенных фирмой «Opel» в 1969 году.
Рисунок 7 - Опора ведущих колес, используемая на моделях «Адмирал» и «Дипломат», имеющих подвеску «Де Дион» фирмы «Opel». Вал колеса опирается на двухрядный радиально-упорный шарикоподшипник с двухсторонним уплотнением, который имеет допуск по стандарту ИСО j6, а отверстие в поворотном кулаке выполнено с резьбой М6
Чтобы улучшить уплотнение вала колеса, перед щелью, образованной корпусом подшипника и ступенькой на валу, дополнительно установлен отражатель, который отбрасывает к периферии твердые частицы и работы уплотнений, запрессованных в подшипник. Наружную сторону подшипника аналогичным образом уплотняет лабиринт, предусмотренный между торцевым выступом тормозного диска и охватывающим его неподвижным кольцом. Дополнительное уплотнение создается центробежным эффектом тормозного диска.
Есть вопросы? ЗАДАВАЙ!
Колеса и шины | 06 марта 2011
К сожалению, отзывы закрыты.