ВАЛ Российский патент 1998 года по МПК F16C3/00 F16C1/00 

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкциям валов, в частности карданных, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств.

Известен вал (авт. св. СССР N 1682656, кл. F 16 C 3/00, 1991), содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала с расположенной на ее концах металлической арматурой в виде охватываемой трубой присоединительной части и охватывающей трубу обоймы в виде перфорированных тонколистовых пластин, равномерно расположенных по окружности трубы и скрепленных заклепками совместно с трубой и присоединительной частью.

Однако в такой конструкции в зонах перехода от присоединительной части к трубе и по периметру перфорированных тонколистовых пластин возможна повышенная концентрация напряжений, которая при повышенных нагрузках может привести к разрушению клеевого слоя, неравномерному распределению усилий в соединении и разрушению вала. Кроме этого, технологический процесс сборки такого вала требует больших трудозатрат.

Прототипом изобретения является вал (патент США N 4173128, кл. F 16 C 1/00, 1979), содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала с расположенной на ее концах арматурой в виде охватываемой трубой присоединительной части и охватывающей трубу обоймы, в трубе, присоединительной части и обойме выполнены соосные отверстия, в которых размещены заклепки.

Однако в такой конструкции также возможна повышенная концентрация напряжений в зонах перехода от присоединительной части и обоймы к трубе, которая снижает нагрузочную способность соединения трубы с арматурой. Технологический процесс сборки требует больших трудозатрат.

Техническим результатом от использования предлагаемого вала является повышение нагрузочной способности за счет надежного неразъемного соединения центральной части вала с концевой арматурой, которое позволяет исключить возникновение повышенных концентраций напряжений в зонах перехода от присоединительной части и обоймы к трубе и обеспечить равномерное распределение усилий в соединении при передаче крутящих и изгибающих моментов, а также осевых сил, возникающих во время работы вала. Кроме этого, упрощается технологический процесс сборки вала.

Вал, содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного материала, расположенную на ее концах арматуру в виде охватываемой трубой присоединительной части и охватывающую трубу обойму, снабжен вкладышами, выполненными клиновыми с торцевым выступом, кольцевыми и продольными выступами на поверхности, обращенной к трубе и упорным разрезным кольцом, при этом присоединительная часть выполнена в виде втулки с продольными конусными пазами, кольцевой расточкой и кольцевым выступом с наружной стороны, конец втулки для обеспечения переменной жесткости со стороны зоны прихода его к трубе выполнен конусным, обойма выполнена с кольцевыми и продольными пазами с внутренней стороны и торцевым выступом, и конусным концом со стороны зоны перехода его к трубе, вкладыши размещены между внутренней поверхностью трубы и втулкой и установлены в продольных пазах втулки с возможностью осевого перемещения, упорное разрезное кольцо контактирует с боковой стенкой кольцевой расточки втулки и торцом выступа обоймы, а присоединительная часть, вкладыши, концы центральной трубы и обойма расположены коаксиально, причем арматура выполнена металлической.

На фиг. 1 изображен вал, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вариант втулки; на фиг. 4 - то же, с вилкой карданного шарнира; на фиг. 5 - то же, с втулкой шлицевой осевого компенсатора.

Вал содержит центральную часть 1, выполненную в виде трубы из композиционного полимерного материала, концевую металлическую арматуру, состоящую из присоединительной части 2 с продольными пазами 3, кольцевой расточкой 4 и кольцевым выступом 5, обойму 6 с кольцевыми пазами 7, продольными пазами 8 и торцевым выступом 9, клиновые вкладыши 10 с торцевым выступом 11, кольцевыми выступами 12 и продольными выступами 13 и упорное разрезное кольцо 14. Присоединительная часть 2 может быть снабжена фланцем 15, выполнена в виде втулки (фиг. 3), в виде вилки карданного шарнира (фиг. 4), в виде втулки шлицевой (фиг. 5).

Сборка вала производится следующим образом.

На присоединительную часть 2 надевают обойму 6. В продольные пазы 3 присоединительной части 2 устанавливают клиновые вкладыши 10 до упора их торцов в боковую стенку кольцевого выступа 5. Внутреннюю и наружную поверхности концевых участков центральной части 1 обмазывают полимерным клеем холодного отверждения и вставляют в полость между наружной поверхностью клиновых вкладышей 10 и внутренней поверхностью обоймы 6 до упора их торцов в торцевые выступы 11 клиновых вкладышей 10. Затем к обойме 6 прикладывают усилие в осевом направлении к центральной части 1, перемещают ее до упора торцевого выступа 9 в выступы 11 клиновых вкладышей 10. После чего обойму 6 устанавливают неподвижно, а прикладыванием усилия к присоединительной части 2 перемещают ее в осевом направлении от центральной части 1 до обжатия концевых участков. В зазор между боковой стенкой концевого выступа 5 присоединительной части 2 и торцом выступа 6 вставляют разрезное кольцо 14.

Коаксиально расположенные кольцевые и продольные пазы 7 и 8 обоймы 6 и кольцевые и продольные пазы 12 и 13 клиновых вкладышей 10 обеспечивают повышенную прилегаемость клиновых вкладышей 10 и обоймы 6 к поверхностям центральной части 1 при сборке конструкции, способствуя тем самым улучшению адгезии между соединяемыми деталями.

Предлагаемая конструкция вала характеризуется повышенной нагрузочной способностью за счет надежного неразъемного соединения центральной части вала с концевой арматурой, обеспечивающего равномерное распределение усилий в соединении при передаче крутящих и изгибающих моментов, а также осевых сил, возникающих во время работы вала. Кроме того, упрощается процесс сборки вала.

Вал может быть использован в трансмиссиях транспортных средств. Вал содержит центральную часть (трубу) 1 из композиционного материала, присоединительную часть и обойму 6. Присоединительная часть 2 выполнена в виде втулки с продольными пазами 3, кольцевой расточкой 4 и кольцевым выступом 5. Обойма 6 имеет кольцевые 7 и продольные 8 пазы и выступ 9. Между внутренней поверхностью трубы 1 и наружной поверхностью втулки 2 размещены клиновые вкладыши 10 с торцевым выступом 11, кольцевыми 12 и продольными 13 выступами. Клиновые вкладыши 10 установлены в продольных пазах 3 втулки 2 с возможностью осевого перемещения. Упорное кольцо 14 размещено между боковой стенкой кольцевой расточки втулки 2 и торцом выступа 9 обоймы 6. Предложенное конструктивное исполнение вала характеризуется повышенной нагрузочной способностью за счет надежного неразъемного соединения центральной части (втулки) с концевой арматурой, обеспечивающего равномерное распределение усилий в соединении при передаче крутящих и изгибающих моментов, а также осевых сил, возникающих во время работы вала. 5 ил.

Вал, содержащий центральную часть в виде трубы из композиционного полимерного материала, расположенную на ее концах арматуру в виде охватываемой трубой присоединительной части, и охватывающую трубу обойму, отличающийся тем, что вал снабжен вкладышами, выполненными клиновыми с торцевым выступом, кольцевыми и продольными выступами на поверхности, обращенной к трубе, и упорным разрезным кольцом, при этом присоединительная часть выполнена в виде втулки с продольными конусными пазами, кольцевой расточкой и кольцевым выступом с наружной стороны, конец втулки для обеспечения переменной жесткости со стороны зоны прихода его к трубе выполнен конусным, обойма выполнена с кольцевыми и продольными пазами с внутренней стороны и торцевым выступом и конусным концом со стороны зоны перехода его к трубе, вкладыши размещены между внутренней поверхностью трубы и втулкой и установлены в продольных пазах втулки с возможностью осевого перемещения, упорно разрезное кольцо контактирует с боковой стенкой кольцевой расточки втулки и торцом выступа обоймы, а присоединительная часть, вкладыши, концы центральной трубы и обойма расположены коаксильно, причем арматура выполнена металлической.