СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР Российский патент 1995 года по МПК F16D3/20 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для соединения валов машин и механизмов, передающих крутящий момент в условиях изменяющихся углов между валами.

Известно передаточное шарнирное соединение для автомобиля, содержащее обхватываемую головку с радиальными выступами, входящими в зацепление с пазами обхватывающей чашки (заявка Франции N 2586072, F 16 D 3/20, 1987).

Данное соединение обеспечивает работу валов при недостаточно большом угле между валами.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является шарнир, содержащий соединенный с валом шар, выполненный с двумя находящимися под прямым углом друг к другу канавками, расположенными в плоскостях, охватывающих центр шара, и покрывающую более половины данного шара сферическую чашку с четырьмя шипами, входящими в кольцевые канавки шара, соединенную с другим валом.

Данный шарнир конструктивно прост, обеспечивает довольно большой угол поворота между валами в процессе работы, однако из-за того, что сферическая чашка покрывает более половины шара, угол между соединенными валами не может достичь 90^о и более, что снижает его достоинства.

Задача изобретения заключается в расширении функциональных возможностей шарнира путем увеличения диапазона изменения угла между валами в процессе работы до 90^о и более.

Это выполняется за счет того, что в шарнире, содержащем обхватываемую и обхватывающую основные детали со сферическими рабочими поверхностями, снабженными элементами скользящего зацепления, между основными деталями установлен промежуточный чашеобразный элемент, на наружной и внутренней сферических поверхностях которого выполнены перпендикулярные между собой элементы скользящего зацепления, ответные элементам зацепления основных деталей, а торец снабжен диаметрально расположенными в плоскости наружного элемента зацепления выступами, которые выходят за ось шарнира и плавно переходят в диаметрально расположенные в плоскости внутреннего элемента зацепления впадины, глубина которых, определяемая от оси шарнира, выполнена равной расстоянию от оси шарнира до торца обхватывающей основной детали и равна не менее половины диаметра вала.

На чертеже представлен шарнир, общий вид.

Сферический шарнир содержит входной вал 1 с охватываемой деталью 2, на наружной сферической поверхности которой диаметрально в плоскости, параллельной оси вращения вала 1, выполнен элемент скользящего зацепления в виде гребня 3, и выходной вал 4 с охватывающей деталью 5, на внутренней сферической поверхности которой диаметрально в плоскости, параллельной оси вращения вала 4, выполнен элемент скользящего зацепления в виде паза 6.

Между основными деталями 2 и 5 установлен промежуточный элемент, выполненный в виде чашки 7, внутренняя и наружная сферы которой выполнены с различными исходящими из одной точки радиусами, совпадающими с соответствующими радиусами сопряженных деталей 2 и 5, на внутренней сфере чашки 7 выполнен элемент скользящего зацепления в виде паза 8, ответного гребню 3 охватываемой детали 2, а на наружной элемент скользящего зацепления в виде гребня 9, ответного пазу 6 охватывающей детали 5, причем паз 8 и гребень 9 перпендикулярны между собой.

Торец чашки 7 содержит два диаметрально расположенных в плоскости наружного элемента зацепления (гребня) 9 выступа 10, выходящих за ось шарнира и плавно переходящих в диаметрально расположенные в плоскости внутреннего элемента зацепления (паза) 8 впадины 11, глубина которых, определяемая от центра шарнира, выполнена равной расстоянию от центра шарнира до торца охватывающей основной детали 5 и равна не менее половины диаметра вала.

Выступы 10 обеспечивают наибольший контакт гребня 9 с пазом 6 при максимальном угле поворота между валами 1 и 4. Впадины 11 имеют глубину, определяемую расстоянием от оси y-y до дна впадины, которое должно быть не менее половины диаметра вала для достижения угла поворота между валами, равного 90^о. Для обеспечения большего угла поворота расстояние увеличивается.

Торец детали 5 находится на расстоянии от осей x-x и y-y не меньшем половины диаметра вала для обеспечения угла поворота между валами 90^о, а для достижения большего угла поворота расстояние также увеличивается.

Для обеспечения работоспособности шарнира он устанавливается в корпус, удерживающий все детали в единой точке начала координат, конструкция которого может быть выполнена самой разнообразной.

Для увеличения нагрузочной способности сопряженные детали шарнира могут содержать по два и более параллельных между собой элементов скользящего зацепления, которые могут быть выполнены самой разнообразной геометрической формы.

Шарнир работает следующим образом.

Вращение от ведущего вала 1 с охватываемой деталью 2 передается гребнем 3, входящим в зацепление с пазом 8, чашке 7, а затем посредством гребня, входящего в зацепление с пазом 6 на охватывающую деталь 5 и выходной вал 4.

В процессе работы при образовании угла между валами 1 и 4 охватываемая деталь 2 с валом 1 вращаются в одной заданной плоскости, охватывающая деталь 5 с валом 4 в другой заданной плоскости, а чашка 7 скользит по сферическим поверхностям деталей 2 и 5, совершая движения по сложной траектории.

Заявляемый шарнир обеспечивает возможность изменения углов между валами в процессе работы до 90^о и более, что расширяет его функциональные возможности и позволяет использовать в самых разнообразных отраслях народного хозяйства.

Использование: для соединения валов механизмов, передающих крутящий момент в условиях изменения угла между ними. Сущность изобретения: сферический шарнир содержит соединенные с валами охватываемую и охватывающую детали со сферическими рабочими поверхностями, снабженными элементами скользящего зацепления, а также промежуточный чашеобразный элемент, установленный между основными деталями. На его наружной и внутренних поверхностях сферической формы выполнены перпендикулярные друг другу элементы скользящего зацепления, связанные с элементами зацепления основных деталей. На торце чашеобразного элемента выполнены два диаметрально расположенных выступа, выходящих за центр шарнира, и две диаметрально расположенные впадины. Глубина впадин, определяемая от центра шарнира, выполнена равной расстоянию от центра шарнира до торца охватывающей основной детали и равна не менее половины диаметра вала, соединенного с охватываемой деталью. 1 ил.

СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР, содержащий соединенную с валами охватываемую и охватывающую основные детали со сферическими рабочими поверхностями и элементами скользящего зацепления на них, отличающийся тем, что он снабжен установленным между основными деталями промежуточным чашеобразным элементом, наружная и внутренняя поверхности которого выполнены с перпендикулярными друг другу наружным и внутренним элементами скользящего зацепления, ответными элементам зацепления основных деталей, а торец выполнен с двумя диаметрально расположенными в плоскости наружного элемента зацепления выступами, выходящими за центр шарнира, и двумя диаметрально расположенными в плоскости внутреннего элемента зацепления впадинами, глубина которых, определяемая от центра шарнира, равна расстоянию от центра шарнира до торца охватывающей основной детали и не менее половины диаметра вала, соединенного с охватываемой деталью.