СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ Российский патент 1996 года по МПК F16D3/30 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для соединения валов машин и механизмов, передающих крутящий момент в условиях изменяющихся углов между валами при сохранении равенства угловых скоростей.

Известна шарнирная муфта, содержащая по меньшей мере две дифференциальные направляющие, каждая из которых содержит два кольцевых шарнира, соединенных с обоими концами валов и расположенных зеркально симметрично относительно оси симметрии (заявка ЕПВ 0122947, кл. F 16 D 3/30, 1984).

Данный шарнир обеспечивает равенство угловых скоростей, но конструктивно сложен и не обеспечивает достижения угла между валами 90^о и более.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является универсальный шарнир, содержащий шаровую головку с диаметральными выступами, концентрично расположенные разъемные сферические чашки с диаметральными выступами на наружной сферической поверхности и разъемную вилку с пазами для выступов наружной чашки.

Известный шарнир технологичен в изготовлении, обеспечивает равенство угловых скоростей и достаточно большой угол поворота между валами, однако обхватывающий элемент (вилка) покрывает более половины обхватываемого элемента (шаровой головки), что препятствует возможности достижения угла между валами 90^о и более.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей шарнира путем увеличения диапазона изменения углов между валами в процессе работы до 90^о и более при сохранении абсолютного равенства угловых скоростей.

Поставленная задача достигается благодаря тому, что шарнир, содержащий обхватывающую и обхватываемую основные детали с элементами скользящего зацепления и промежуточное звено в виде концентрично расположенных чашек с элементами скользящего зацепления на наружных поверхностях, дополнительно снабжен направляющим кольцом, постоянно находящимся в биссекторной плоскости соединенных валов и содержащим на внутренней поверхности кольцевую канавку, а чашки выполнены неразъемными и содержат на внутренних сферических поверхностях элементы скользящего зацепления, перпендикулярные элементам зацепления наружных сферических поверхностей, причем торец каждой чашки выполнен с двумя диаметрально расположенными в плоскости наружного элемента зацепления выступами, выходящими за ось шарнира, и двумя диаметрально расположенными в плоскости внутреннего элемента зацепления впадинами, глубина которых, определяемая от оси шарнира, выполнена равной расстоянию от центра шарнира до торца обхватывающей основной детали и равна не менее половины диаметра вала, соединенного с охватываемой деталью, а на наружной поверхности внешней чашки в плоскости наружного элемента зацепления диаметрально и перпендикулярно оси вращения вала, соединенного с охватывающей деталью размещены пальцы, установленные с возможностью скольжения по кольцевой канавке упомянутого направляющего кольца.

На чертеже представлен шарнир, общий вид.

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

Между основными деталями 2 и 5 установлено промежуточное звено, состоящее из двух концентрично расположенных неразъемных чашек 7 и 8. Чашка 7 содержит на внутренней сферической поверхности паз 9, ответный гребню 3 детали 2, а на наружной поверхности перпендикулярно пазу 9 гребень 10, входящий в зацепление с пазом 11, расположенным на внутренней сферической поверхности чашки 8.

На наружной сферической поверхности чашки 8 перпендикулярно пазу 11 размещен гребень 12, ответный пазу 6 основной детали 5. Торцы чашек 7 и 8 выполнены соответственно с выступами 13, 14 в плоскостях наружных элементов зацепления (гребней) 10 и 12, выходящими за центр шарнира, и впадинами 15, 16 в плоскостях внутренних элементов зацепления (пазов) 9 и 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 1, а на наружной сферической поверхности внешней чашки 8 в плоскости наружного элемента зацепления (гребня) 12 диаметрально и перпендикулярно оси вращения вала 4 расположены пальцы 17, скользящие по кольцевой канавке 18 направляющего кольца 19, постоянно находящегося в биссекторной плоскости валов 1 и 4. Плоскости зацепления основных деталей и чашек поочередно перпендикулярны между собой, а деталь 5 покрывает менее половины детали 2.

Выступы 13 и 14 обеспечивают наибольший контакт гребней 10, 12 с пазами 11, 6 при максимальном уле поворота между валами 1 и 4.

Впадины 15, 16 имеют глубину, определяемую расстоянием от центра шарнира до дна впадин, которое должно быть не менее половины диаметра вала 11 для угла наклона между валами 90^о. Для достижения большего угла поворота расстояние увеличивается.

Торец детали 5 находится на расстоянии от осей 0-0 и 0'-0' не менее половины диаметра вала 1 для обеспечения угла между валами 90^о, а для достижения большего угла поворота расстояние также увеличивается.

Для увеличения нагрузочной способности сопряженные детали шарнира могут содержать по два и более параллельных между собой элементов скользящего зацепления, геометрические формы которых могут быть самыми разнообразными. Пальцы внешней чашки могут быть заменены шариками или эквивалентными элементами скользящего зацепления.

Работает шарнир следующим образом.

Вращение от ведущего вала 1 с охватываемой деталью 2 передается гребнем 3, входящим в зацепление с пазом 9, чашке 7, а затем посредством гребня 10, входящим в зацепление с пазом 11, чашке 8, а от чашки 8 посредством гребня 12, входящим в зацепление с пазом 6, охватывающим детали 5 и выходному валу 4.

Пальцы 17 чашки 8, скользя по кольцевой канавке 18 направляющего кольца 19, обеспечивают необходимое пространственное расположение чашки 8, а чашки 7 и 8 скользят по сопряженным сферическим поверхностям, совершая движения по сложной траектории. Направляющее кольцо 19 постоянно удерживается в биссекторной плоскости угла поворота между валами 1 и 4, что достигается любым известным в технике способом.

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

Заявляемый шарнир позволяет при сохранении абсолютного равенства угловых скоростей обеспечить возможность изменения угла между валами до 90^о и более, что значительно расширяет его функциональные возможности.

Использование: для соединения валов машин и механизмов, передающих крутящий момент в условиях изменения угла между ними и при сохранении равенства угловых скоростей. Сущность изобретения: шарнир содержит соединенные с валами охватывающую и охватываемые основные детали со сферическими рабочими поверхностями и элементами скользящего зацепления на них, направляющее кольцо и промежуточное звено. Промежуточное звено состоит из двух концентрично расположенных между основными деталями чашек с наружными и внутренними элементами скользящего зацепления на сферических поверхностях. На наружной поверхности внешней чашки выполнены пальцы. Направляющее кольцо содержит кольцевую канавку, в которой смонтированы пальцы внешней чашки с возможностью скольжения. При этом чашки выполнены неразъемными. 1 ил.

СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ, содержащий соединенные с валами охватывающую и охватываемую основные детали со сферическими рабочими поверхностями и элементами скользящего зацепления на них, промежуточное звено, состоящее из концентрично расположенных между основными деталями внутренней и внешней чашек с наружными элементами скользящего зацепления на наружных сферических поверхностях, отличающийся тем, что он снабжен постоянно находящимся в биссекторной плоскости угла соединенных валов направляющим кольцом, на внутренней поверхности которого выполнена кольцевая канавка, размещенными на наружной поверхности внешней чашки в плоскости наружного элемента зацепления диаметрально и перпендикулярно к оси вращения вала, соединенного с охватывающей основной деталью, пальцами, установленными в кольцевой канавке направляющего кольца с возможностью скольжения, при этом чашки выполнены неразъемными с внутренними элементами скользящего зацепления на внутренних сферических поверхностях, перпендикулярными наружным элементам скользящего зацепления, на торце каждой чашки выполнены два выступа, диаметрально расположенных в плоскости наружного элемента скользящего зацепления, выходящих за центр шарнира, и две впадины, диаметрально расположенные в плоскости внутреннего элемента скользящего зацепления, глубина которых, определяемая от оси шарнира, выполнена равной расстоянию от соответствующих внутренним элементам зацепления осей шарнира, перпендикулярных осям вращения обоих валов при их соосном расположении, до торца охватывающей основной детали и равна не менее половины диаметра вала, соединенного с охватывающей основной деталью.