ШАРНИРНАЯ МУФТА Российский патент 1997 года по МПК F16D3/60 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в рельсовых транспортных средствах, для соединения вращающихся деталей, ограниченно подвижных по отношению друг к другу радиально и/или под углом.

Известна шарнирная муфта, в которой один фланец на приводящей стороне соединен двумя парами рычагов с фланцем на приводимой стороне. При этом предусмотрено промежуточное звено в качестве опоры, отверстием охватывает с зазором приводной вал и шарнирно соединяет между собой рычаги обеих пар [1]
Основными факторами, определяющими срок службы таких муфт, являются угловые смещения элементов муфты по отношению друг к другу, кинематические погрешности, то есть изменение передаточного коэффициента при вращении, играющего роль возбудителя вынужденных колебаний приводной системы, и дисбаланс муфты.

В ожидаемых условиях эксплуатации угловые смещения рычагов и возникающие усилия дисбаланса должны быть как можно меньше, в то время как, с другой стороны, должна быть обеспечена достаточная радиальная смещаемость.

Задача изобретения состоит в усовершенствовании шарнирной муфты, с целью увеличения срока ее службы при эксплуатации при ожидаемых смещениях осей соединяемых элементов.

Эта задача решается согласно изобретению посредством того, что:
а) оба фланца расположены соосно;
б) все рычаги имеют одинаковую длину;
в) проекции осей шарниров обеих пар рычагов на плоскости; перпендикулярную оси муфты являются вершинами квадрата;
г) два противоположных рычага связаны с промежуточным звеном их средней частью;
д) и их плечи расположены по обе стороны от продольной средней плоскости промежуточного звена.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы.

Так согласно первому предпочтительному усовершенствованию плечи шарнирно соединенных с промежуточным звеном рычагов расположены под тупым углом друг к другу, а оси указанных шарниров расположены на окружности, проходящей через вершины упомянутого квадрата.

Для удерживания рычагов на фланцах, на последних жестко заклепаны цапфы параллельные ведущей оси, а рычаги установлены на них посредством резино-металлических шарниров.

Согласно первому варианту решения, шарнирно соединенные с промежуточным звеном рычаги состоят из двух частей, жестко соединенных между собой опорным пальцем, который является осью шарнира.

Опорные пальцы установлены на промежуточном звене посредством сферического резино-металлического шарнира.

Согласно другому варианту выполнения, шарнирно соединенные с промежуточным звеном рычаги выполнены за одно целое с расположенной между ними опорной втулкой, а промежуточное звено выполнено с вилкой на концах для размещения в ней посредством цапфы опорной втулки.

Опорные втулки устанавливают на цапфе посредством резино-металлического шарнира.

За счет такого выполнения достигается предельно компактная конструкция. Для всех шарниров могут быть использованы известные резино-металлические шарниры, поскольку эластичность обычных шарниров ограничена. Благодаря описанному выше исполнению в предлагаемой муфте достигаются оптимальные кинематические и динамические условия работы шарнирных элементов, что превышает срок службы и надежность работы всего устройства.

Изобретение поясняется с помощью чертежа, на котором схематично изображены два варианта исполнения шарнирной муфты согласно изобретению:
фиг. 1 перспективный вид шарнирной муфты, у которой элементы конструкции условно смещены в осевом направлении;
фиг. 2 вид сбоку муфты по фиг. 1 с частичными разрезами;
фиг. 3 другой перспективный вид шарнирной муфты в видоизмененном исполнении;
фиг. 4 вид сбоку исполнения фиг. 3 с частичными разрезами;
фиг. 5 схема шарнирной муфты с изображением расположения шарнирных точек на одной окружности.

На фиг. 1 фланец 1 муфты со стороны привода жестко соединены с полым валом 2, который установлен в раме транспортного средства (не показана) и связан с приводным двигателем. Внутри приводного полого вала 2 проходит ведущая ось 3, жестко соединенная с приводом фланца 4. Ось 3 подвижна относительно вала 2 радиально и/или под углом. У изображенного примера соосные между собой фланцы 1 и 4 имеют форму ромба. Они могут, однако, иметь и другую форму, например, круглую.

На внутренних сторонах свободных концов фланцев 1 и 4 расположены попарно соосные шарнирные цапфы 5, 6, 7, 8. Цапфы 5 и 8 соединены между собой парой рычагов 9, 10, а цапфы 6 и 7 парой рычагов 11 и 12. При этом расположении на цапфах шарниры выполнены в виде резино-металлических шарниров. Они состоят в основном из двух концентричных гильз и резинового кольца в промежутке между ними, которое может быть привулканизировано к стенкам гильз. Такие резино-металлические шарниры известны. Они обеспечивают ограниченные угловые движения присоединенных рычагов относительно цапф.

Идущие от фланца 1 рычаги 9 и 11 образованы двумя совпадающими между собой пластинами. На свободном конце пластины образуют шарнирно соединенный рычаг 10, 12. Шарнирное соединение обеспечивается пальцем 13, 14.

Для поддержания обеих пар рычагов 9, 10, 11, 12 служит промежуточное звено 15 с центральным отверстием 16, в котором с зазором проходит ось 3 или при необходимости также свободный конец вала 2. Звено 15 имеет на противоположных концах осепараллельное опорное отверстие для поворотной опоры опорного пальца 17, 18. На свободных концах каждого пальца 17, 18 жестко закреплена одна половина составных рычагов 10, 12. В отличии от рычага 9, 11 рычаги 10, 12 не прямолинейны, а отогнуты под тупым углом. Кроме того, соответствующие половины рычагов 10, 12 проходят на противоположных сторонах звена 15.

Для достижения максимально возможной центральной симметрии расстояния между осями шарниров у всех рычагов совпадают. Это обеспечивает возможность расположить рычаги в исходном положении муфты таким образом, что проекции четырех осей шарниров лежат на одной общей окружности (фиг. 5). Далее для рычагов 10, 12 предусмотрен такой отгиб их половин, что центры цапф 17, 18 также совпадают с названной окружностью. В схематическом изображении на фиг. 5 рычаги и промежуточное звено обозначены позициями фиг. 1.

Также для опоры цапф 17, 18 на звено 15 предусмотрена ограниченно подвижная по углу опора. Для этой цели в отверстии 20 звена 15 расположен известный сферический резино-металлический шарнир 19.

Изображенный на фиг. 3, 4 видоизмененный вариант соответствует по принципу работы описанному выше варианту муфты. Лишь некоторые детали имеют другую конструкцию. Соответствующие друг другу детали обозначены позициями фиг. 1 и 2.

Шарнирно соединенные с фланцем 1 рычаги 21, 22 выполнены за одно целое с приформованной к свободному концу вилкой 23, 24. С частями вилки при помощи пальца 13, 14 шарнирно соединены проходящий дальше рычаг 25, 26. Каждый из них выполнен в виде цельного рычага с приформованной в середине опорной втулкой 27, 28. Плечи рычагов 25, 26 отогнуты под тупым углом к середине, как и у первого варианта. Плечи проходят в осевом направлении в смещенных плоскостях (фиг. 3, 4).

Промежуточное звено 29 выполнено у этого варианта с двумя вилками 30, 31 на концах. В каждой вилке с возможностью вращения на цапфе 32, 33 расположена опорная втулка 27, 28 рычага 25, 26. Как и у первого варианта, здесь все шарниры выполнены резино-металлическими.

У второго варианта четыре оси шарниров также расположены в форме квадрата (фиг. 5). Кроме того, оси шарниров цапф вилок промежуточного звена 29 лежат на одной окружности. Муфта работает следующим образом.

С целью упрощения описания работы основано только на варианте фиг. 1 и 2.

Приводной момент передается от фланца 1 на ведущие рычаги 9, 11, шарнирно соединенные рычаги 10, 12 и на фланец 4, а тем самым на ось 3. Консольно установленное промежуточное звено 15 играет при этом роль опоры, препятствуя сближению или расхождению рычагов 9, 10, 11, 12. Образованный, таким образом, шарнирный четырехугольник с упругими шарнирами в отдельных точках обеспечивает вертикальные и горизонтальные смещения оси 3 относительно установленного на раме транспортного средства вала 2. Выбранное расположение отдельных элементов обеспечивает одинаковые и максимальные длины рычагов для диаметра муфты, обусловленного внешними условиями установки. За счет этого их углы и относительные смещения меньше, чем у известных конструкций. Уменьшение углов относительного смещения увеличивает срок службы шарниров, уменьшение кинематической ошибки уменьшает динамические моменты.

Использование: в рельсовых транспортных средствах для передачи вращения от двигателя на ведущую ось. Сущность изобретения: шарнирная муфта состоит из двух фланцев, один из которых связан с полым валом, а другой - с ведущей осью. Фланцы соединены с расположенным между ними промежуточным звеном посредством двух пар рычагов. Фланцы расположены соосно, рычаги имеют одинаковую длину и соединены с фланцами посредством резино-металлических шарниров. Проекции осей шарниров обеих пар рычагов являются вершинами квадрата. Плечи шарнирно соединенных с промежуточным звеном рычагов расположены под тупым углом друг к другу, а оси шарниров расположены на окружности, проходящей через вершины упомянутого квадрата. 6 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Шарнирная муфта, в частности для рельсовых транспортных средств, содержащая жестко соединенный с полным валом первый фланец и жестко соединенный с ведущей осью второй фланец, промежуточное звено, охватывающее ведущую ось, а также две пары шарнирно соединенных между собой и диаметрально противоположно расположенных рычагов, одна из которых шарнирно соединена с промежуточным звеном и с первым фланцем, другая пара рычагов шарнирно соединена с промежуточным звеном и с вторым фланцем, отличающаяся тем, что оба фланца расположены соосно, все рычаги имеют одинаковую длину, проекции осей шарниров обеих пар рычагов на плоскость, перпендикулярную оси муфты, являются вершинами квадрата, два противоположных рычага связаны с промежуточным звеном их средней частью, а их плечи расположены по обе стороны от продольной средней плоскости промежуточного звена. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что плечи шарнирно соединенных с промежуточным звеном рычагов расположены под тупым углом друг к другу, а оси указанных шарниров расположены на окружности, проходящей через вершины упомянутого квадрата. 3. Муфта по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на фланцах жестко закреплены цапфы, параллельные ведущей оси, а рычаги установлены на них посредством резинометаллических шарниров. 4. Муфта по пп.1 3, отличающаяся тем, что шарнирно соединенные с промежуточным звеном рычаги состоят из двух частей, жестко соединенных между собой опорным пальцем, который является осью шарнира. 5. Муфта по п. 4, отличающаяся тем, что опорные пальцы установлены на промежуточном звене посредством сферического резинометаллического шарнира. 6. Муфта по пп.1 3, отличающаяся тем, что шарнирно соединенные с промежуточным звеном рычаги выполнены за одно целое с расположенной между ними опорной втулкой, а промежуточное звено выполнено с вилкой на концах для размещения в ней посредством цапфы опорной втулки. 7. Муфта по п. 6, отличающаяся тем, что опорные втулки установлены на цапфе посредством резинометаллического шарнира.