Вентиль для камеры колеса транспортных средств Советский патент 1993 года по МПК F16K15/20 

Изобретение относится к конструкции арматуры для транспортных средств (велосипеды, мотоциклы, легковые автомобили и др. аналогичные транспортные средства), в частности к конструкциям вентилей колес, используемых для накачивания, удержания и выпуска воздуха.

Целью данного изобретения является упрощение конструкции вентиля, в т.ч. за счет исключения резьбовых соединений, пружин, расширение технологических возможностей по изготовлению деталей и сборке вентиля, снижение трудоемкости за счет возможности изготовления на роторных линиях при обеспечении надежности его функционирования и экономия металла.

На фиг.1 изображен вентиль колес транспортных средств с предлагаемым колпачком-ключом (в закрытом состоянии, под давлением - верхняя часть схемы, в открытом - нижняя) камерных шин; на фиг.2 и 3 - варианты корпусов вентиля: на фиг.4 и 5 - варианты запорного органа; на фиг.6 - корпус вентиля с утолщенной стенкой в зоне

основания переходника и ограничителем перемещения, выполненным в виде уступа, выходной патрубок выполнен коническо-ци- линдрической формы с увеличенным относительно корпуса диаметром; на фиг,7 - вариант вентиля с основанием переходника, армированным стенкой корпуса патруб- ковой части; на фиг.8 - вентиль с втулкой-ограничителем перемещений, размещенной в корпусе на длине основания переходника; на фиг.9 - колпачок-ключ вентиля.

Вентиль колес транспортных средств (фиг.1)содержит корпус 1. в полости корпуса закреплен ограничитель перемещения 3, установлен с возможностью свободного осевого перемещения запорный орган 2. на наружной поверхности корпуса закреплен переходник 5 и установлен колпачок-ключ 4.

На фиг.2 представлен корпус вентиля 1, содержащий входной 6 и выходной 10 патрубки, седло 7 с кольцевой канавкой 8 и уступом 9, кольцевой канавкой 11 на наружС/

С

а

N N Ь V

а

и

ной поверхности корпуса 1 в зоне входного патрубка 6.

На фиг.З представлен вариант корпуса 1 с выполненными выступами 12 со стороны внутренней поверхности, выполняющими функции ограничителя перемещения запорного органа вентиля.

На фиг.4 представлен запорный орган 2 выполненный в виде ступенчатой детали с малым 13 и большим 17 цилиндрами, герметизирующей поверхностью 14 на которой выполнен кольцевой выступ 15, а в зоне перехода в цилиндр 17 предусмотрена кольцевая манжета 16.

На фиг.5 представлен вариант запорного органа выполненного с продольными канавками 19, необходимыми для сборки корпуса с запорным органом, причем суммарное живое сечение канавок равно живому сечению вентиля.

На фиг.6 изображен корпус 1 с переходником 5, стенка корпуса 1 выполнена утолщенной в зоне основания переходника, а выходной патрубок 10 выполнен коническо- цилиндрической формы 22, при этом уступ 20 перехода тонкой части стенки корпуса в утолщенную может быть использован как ограничитель перемещения запорного органа.

На фиг.7 изображен вентиль, основание переходника 5 которого армировано стенкой выходного патрубка 10 корпуса 1.

На фиг.З представлен вариант вентиля, корпус которого в зоне основания переходника 10 усилен втулкой (ограничителем перемещения 3).

На фиг.9 представлен колпачок-ключ 4, включающий полость колпачка 26 с кольцевым утолщением 27, полость ключа 23 с центральным выступом 24 и продольными канавками 25.

Предлагаемый вентиль колес транспортных средств работает следующим образом.

Положение элементов вентиля в закрытом состоянии (камера под давлением воздуха) представлено на фиг.1, в верхней части схем. При этом запорный орган 2 своей конической поверхностью 14 взаимодействует с герметизирующей поверхностью седла 7, т.е. запорный орган 2 плотно прилегает к седлу 7 обеспечивая герметичность камеры колеса. При этом, чем больше давление в камере, тем эффективнее обеспечивается герметичность. Колпачок-ключ 4 полостью 26 закреплен на патрубке 6 вентиля, причем кольцевое утолщение 27 входит в кольцевую канавку 11 корпуса 1, удерживая колпачок-ключ. Конструкция вентиля предусматривает обеспечение герметичности и при малых давлениях (менее 1 атм).

Для этого запорный орган выполняют с поперечными кольцевыми выступами 15 (фиг.4) и кольцевдй манжетой 16 (фиг.4), а в седле предусматривают уступ 9 и кольцевую

канавку 8 (фиг.2).

Суть решения заключается в том, что малые давления обеспечивают плотное прилегание вершин выступов 15 и кольцевой манжеты 16 к седлу 7. При больших давлениях герметизирующая поверхность запорного органа, а т.ч. ее элементы прилегает к седлу вентиля. В этом случае под действием давления воздуха выступы 15 запорного органа входят в кольцевые канавки 8 седла. В

зависимости от давлений в колесах, элементы запорного органа и седла могут быть использованы каждый самостоятельно в вариантах конструкций вентиля.

Насосом, закрепленным на патрубке

корпуса вентиля воздействуют на торец малого диаметра 13 запорного органа 2, смещают его внутрь вентиля и в образовавшийся зазор нагнетают воздух. В начальный период торец большего диаметра запорного органа 2 взаимодействует с торцем ограничителя перемещения 3, а воздух проходит в камеру через прорези на торце. В дальнейшем давлением воздуха в камере воздействует на торец запорного органа 2 и стремится прижать его к седлу 7. Давление, создаваемое насосом, преодолевает давление камеры, и так обеспечивается требуемое давление в камере колеса. Сброс давления осуществляют применяя колпачок-ключ 1, который полостью 23 закрепляют на патрубке б вентиля, при этом выступ 24 взаимодействует на торец малого диаметра 13 запорного органа 2 смещая его внутрь вентиля, Воздух из камеры выходит

через прорези ограничителя перемещения 3, кольцевую щель между корпусом 1 и запорным органом 2 и через канавки 25 полости 23 колпачка-ключа 4.

На фиг.З представлен вариант корпуса вентиля, где в качестве ограничителя перемещений используют выступы 12 на внутренней поверхности (форма выступов различная - сферическая, в виде продольных ребер и т.д.).

Для удобства сборки на большем диаметре запорного органа 2 выполняют продольные канавки 19, по количеству, сечению и угловому расположению соответствующие выступам 12 корпуса. Сборку осуществляют проталкиванием запорного органа в полость вентиля, при этом выступы 12 проходят по канавкам 19 с допустимым натягом, затем запорный орган разворачивается на определенный угол.

Предлагаемая конструкция вентиля предусматривает обеспечение следующих соотношений:

-диаметр кольцевой манжеты запорного органа должен составлять 1,0-1,2 диаметра внутренней поверхности корпуса. Уменьшение этого соотношения менее 1,0 уменьшает надежность предварительной герметизации, а увеличение более 1,2 не повышает ее эффективность, но приводит к перерасходу материала;

-высоту уступа определяют как полуразность диаметров полости корпуса и большего цилиндра запорного органа. Этот размер является оптимальным, т.к. его уменьшение приведет к уменьшению ширины кольцевой манжеты,что приводит к снижению ее быстродействия, т.е. снижению эффективности предварительной герметизации. При этом диаметр полости корпуса и запорного органа принимают из обеспечения соотношения, что площадь живого сечения между ними составляет 1,2-1,4 площади живого сечения входного патрубка. Это соотношение как показали эксперименты и опытные работы также является оптимальным. Уменьшение этого соотношение менее 1,2 не повышает эффективность герметизации, так как снижает усилие противодействия на запорный орган, а увеличе- ние более 1,4 не обеспечивает дополнительной эффективности герметизации, но повышает усилие нагнетания воздуха в камеру.

Для обеспечения формования переходника без потери устойчивости корпуса, его стенку, в зоне переходника, увеличивают до 1,3-1,5 основной толщины. Уменьшение толщины менее 1,3 основной толщины не исключает потерю устойчивости, а увеличение более 1,5 приводит к перерасходу металла без дополнительного эффекта.

Таким образом, процесс заполнения воздухом камеры заключается в открытии вентиля прямым давлением создаваемым насосом и закрытии его при снятии прямого давления, за счет воздействия обратного давления.

Сравнительный анализ конструкции предлагаемого вентиля и известных конструкций позволяет сделать вывод о том, что она существенно упрощена, обеспечивает герметичность при больших давлениях, а наличие элементов: уступа седла, кольцевой манжеты, кольцевой канавки, кольцевого выступа позволяет повысить надежность герметизации и при малых давлениях.

Предложенная упрощенная конструкция вентиля и ее варианты обеспечивают экономию металла, снижение трудоемкости

и расширение технологических возможностей за счет изготовления ее элементов прессовой обработкой (преимущественно на роторных линиях).

5Уменьшение металлоемкости достигается повышением прочности металла пластической деформацией и соответствующим уменьшением толщины стенки корпуса, увеличением коэффициента использования ме0 талла.

Преимуществом является и возможность сборки на роторных линиях, так как в конструкции отсутствуют резьба и пружины. Формирование переходника 5 осущест5 вляют прессованием, а это связано с появлением значительных сжимающих напряжений в стенке корпуса 1. Для исключения возможной деформации корпуса (продольные складки, трещины) предложены

0 варианты усиления части корпуса под основанием переходника 5:

- на фиг.б усиление стенки 1 корпуса обеспечивается ее утолщением на длине переходника 5. Надежность соединения пере5 ходника с корпусом обеспечивают выполнением коническо-цилиндрической торцевой части 22, а также, при необходимости, нанесением поперечных канавок в зоне переходника. Экономия металла при

0 этом обеспечивается исключением из конструкции вентиля втулки-ограничителя перемещений 3, роль которого выполняет уступ 20 перехода тонкой части стенки б в толстую;

5 - на фиг.7 усиление стенки 1 обеспечивается созданием на нее противодавлением при прессовании переходника 5. Это существенно уменьшает сжимающие напряжения в стенке, что исключает ее деформацию;

0 - на фиг.8 усиление стенки 1 обеспечивается втулкой практически на всей длине основания переходника 5. Противодавление создают только в торцевой части стенки.

5 Рассмотренные варианты также расширяют технологические возможности изготовления при обеспечении качества элементов вентиля.

Изготовление элементов и сборка вен0 тиля на роторных линиях обеспечивает увеличение производительности и снижение трудоемкости (по сравнению с существующими способами механической обработки) в 2,5-3,0 раза.

5 Для проверки работоспособности предлагаемой конструкции (см. фиг.1) и ее вариантов были изготовлены опытные группы вентилей в количестае по 150 штук. Вентили были смонтированы в камеры колес 3 х автомобилей производства ВАЗ, 4-х пе.юсгпедов и эксплуатировались в течение 3-х сезонов. Претензий и замечаний к работе вентилей не было, отмечена надежность работы и удобство эксплуатации. Вентили были направлены на статические и динамические испытания по спецпрограмме в НАМИ, Результаты испытаний положительные. Акт № 37П-06/90 от 15.03.90г.

В настоящее время осуществляется изготовление элементов и его сборки установочной партии вентилей на роторных линиях. Следовательно, использование предлагаемой конструкции вентиля колес транспортных средств позволяет реализовать цель, указанную в формуле изобретения, т.е. упростить конструкцию, расширить технологические возможности, снизить трудоемкость, обеспечить экономию металла при одновременном обеспечении надежности вентиля.

Перевод изготовления элементов вентиля на штамповку, вместо механической обработки позволяет обеспечить экономию металла (латунь) до 15-20%.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемой конструкции вентиля может быть оценен на основании сравнения с базовым объектом, в качестве которого выбран известный вентиль камеры легковых автомобилей.

Таким образом предложенная конструкция вентиля колес транспортных средств обеспечивает достижение положительного эффекта, изложенного в цели изобретения и обладает критерием ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ.

Вентиль может быть использован для автомобильных колес Соля камерных и бескамерных шин), для велосипедных, мотоциклетных, а также для других пневмоколесных машин.

Формула изобретения

1. Вентиль для камеры колеса транспортных средств, содержащий корпус с полостью, входным и выходным патрубками и седлом с герметизирующей поверхностью, ступенчатый запорный орган с уплотнитель- ной поверхностью между ступенями, выполненными в виде цилиндров большего и меньшего диаметров, ограничитель перемещения, переходник и колпачок, отличающийся тем, что в зоне сопряжения внутренней поверхности патрубка и седла выполнен уступ, на герметизирующей поверхности - кольцевая канавка, ограничитель перемещения выполнен в виде втулки с прорезями на торце, обращенном в

сторону цилиндра большего диаметра или в виде выпуклостей на внутренней поверхности корпуса, при этом со стороны торца цилиндра большего диаметра выполнена центральная глухая полость, а на поверхности цилиндра - продольные канавки, взаимодействующие с указанными выпуклостями, причем на-уплотнительной поверхности запорного органа выполнен кольцевой выступ, а в зоне сопряжения уплотнительной поверхности с цилиндром большего диаметра - кольцевая манжета, контактирующие соответственно .с кольцевой канавкой и уступом.

2. Вентиль по п.1.отличающийся тем, что стенка корпуса в зоне переходника равна 1,3-1,5 основной толщины.

3.Вентиль по п.1,отличающийся тем, что диаметр кольцегой манжеты равен

1,0-1,2 диаметра полости корпуса.

4.Вентиль по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что высота уступа седла равна полуразности t диаметров полости корпуса и запорного органа.

5. Вентиль по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что площадь живого сечения между внутренней поверхностью корпуса и запорным органом равна 1.2-1,4 площади живого сечения входного патрубка.

6. Вентиль по п. 1,отличающийся тем, что колпачок выполнен в виде двухпо- лостной втулки, причем в полости колпачка на внутренней поверхности в зоне открытого торца выполнено кольцевое утолщение, в

донной части - центральный выступ, а по образующим стенки полости нанесены канавки.

Использование: в арматуростроении. Сущность изобретения: в корпусе с седлом размещен ступенчатый запорный орган с уплотнительной поверхностью между ступенями. Ступени выполнены в виде цилиндров большего и меньшего диаметров. На седле выполнены уступ и кольцевая канавка. На уплотнительной поверхности запорного органа выполнены кольцевой выступ и кольцевая манжета. Ограничитель перемещения выполнен в виде втулки с прорезями на торцах или в виде выпуклостей, на поверхности цилиндра большего диаметра запорного органа - продольные канавки. 5 з.п.ф-лы, 9 ил.

Фиг.3

дгпф

$ 2Лф

угпф

Фиг. 9

Редактор

Составитель М.Черепахин 4

Техред М.МоргенталКорректор О.Кравцова

3