ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАРДАННОГО ВАЛА Российский патент 1998 года по МПК F16D3/84 

Изобретение относится к защитному устройству для карданного вала, причем карданный вал имеет два карданных шарнира, каждый из которых имеет две вилки шарнира и шарнирно соединяющую их крестовину, а также соединяющий оба карданных шарнира и проходящий вдоль продольной оси соединительный вал с соединительным колпачком на каждый карданный шарнир для соединения с соединительным валом, с одной стороны, и для присоединения защитного воронкообразного элемента, с другой стороны, и который при промежуточном подключении кольца скольжения служит для опоры на вилку шарнира, причем защитный воронкообразный элемент выполнен из пластмассы, карданный шарнир, начинаясь от соединительного колпачка, перекрывается, по меньшей мере, на части протяженности по длине, и имеются опорные средства, которые противодействуют соприкосновению защитного воронкообразного элемента с деталями карданного шарнира, которые он охватывает при воздействии нагрузки снаружи на защитный воронкообразный элемент.

Такое защитное устройство описано в DE 30 26 135 C1. При этом, однако, радиальные усилия, воздействующие снаружи на защитный воронкообразный элемент, могут улавливаться лишь в ограниченной степени, так как опорное кольцо установлено на наружной стороне защитного воронкообразного элемента и зафиксировано им непосредственно снаружи. Вследствие установки на наружной стороне защитного воронкообразного элемента при больших нагрузках тем не менее может произойти соприкосновение защитного воронкообразного элемента с конструктивными деталями шарнира, что может привести к разрушению воронкообразного элемента.

В DE 29 12 939 C2 описано защитное устройство, в котором на внутренней стороне защитного воронкообразного элемента в области впадины складки установлено опорное кольцо. Опорное кольцо выполнено из нескольких частей и включает неподвижный участок, который закреплен на защитном воронкообразном элементе во впадине складки, и внутреннее кольцо, вращающееся относительно него. При приложении нагрузки на защитный воронкообразный элемент снаружи он деформируется и внутреннее кольцо прилегает к одной из деталей, например, к наружной стороне вилки шарнира. Но так как карданные валы, применяемые в сельском хозяйстве, подвержены сильным загрязнениям, то опорные функции не обеспечиваются и происходит разрушение кольца.

Для лучшей смазываемости закрытого защитным воронкообразным элементом шарнира и места опоры защитного устройства на вилке шарнира требуется, чтобы можно было отвести защитный воронкообразный элемент при проведении работ по обслуживанию. Как это осуществляется, описано в DE 08 541 C1. Такому отводу в осевом направлении мешает, однако, конструкция согласно уровню техники по DE 30 26 135 C2.

Далее, в уровне техники согласно DE 29 12 939 C2 и DE 30 26 135 C1 недостатком является то, что предусмотренные там детали для радиальной опоры защитного воронкообразного элемента оказывают влияние на деформируемость защитного воронкообразного элемента в осевом направлении. Такая осевая деформируемость в определенных границах необходима для того, чтобы соединить карданный вал, например, с валом отбора мощности трактора, так как закрытые защитным воронкообразным элементом детали должны быть доступны настолько, чтобы их можно было захватить и создать препятствующее вращению и фиксированное по оси соединение с валом отбора мощности.

Далее, в DE-AS 22 05 798 для манжеты для уплотнения синхронной вращающейся пары предлагается заменить манжету, создающую уплотнение между наружной частью шарнира и валом, дополнительно на выступе клетки синхронной вращающейся пары так, чтобы возникающие благодаря этому каждая из двух частей манжеты могла проходить лишь половину угла изгиба между наружной частью шарнира и валом. Такие манжеты предполагается использовать для уплотнения вращающихся пар и они вращаются вместе с шарниром. Они служат не для защиты от касания, а для герметизации, применяемой для смазывания шарнира смазки. Помимо этого, дополнительное крепление служит для того, чтобы лучше улавливать воздействующие на манжету усилия, которые получаются в результате захватывания при вращении смазочного масла.

В основе изобретения - цель предложить защитное устройство для карданного вала, используемого в сельскохозяйственных машинах, в котором достигается эффективная опора защитного воронкообразного элемента в радиальном направлении при воздействии усилий с наружной стороны на защитный воронкообразный элемент, которое, по меньшей мере, для присоединения карданного вала к ведущему органу, например, валу отбора мощности трактора, обеспечивает деформируемость защитного воронкообразного элемента в осевом направлении на определенную величину, не ухудшая при этом его опору при радиальной деформации.

Эта цель достигается согласно изобретению благодаря тому, что опорные средства включают опорное кольцо, которое подсоединено к соединительному колпачку, и наружная поверхность которого служит для опоры защитного воронкообразного элемента на части его внутренней стороны, и что опорное кольцо расположено на осевом расстоянии на продольной оси от соединительного колпачка.

Благодаря присоединению опорных средств к опорному кольцу, которое связано с соединительным колпачком, оказывается воздействие на опору в защитном воронкообразном элементе, что является преимуществом, то есть защитный воронкообразный элемент может прилегать в радиальном направлении к опорному кольцу, не соприкасаясь с конструктивными деталями закрываемого им шарнира и при высоких радиальных нагрузках. Кроме того, благодаря присоединению опорного кольца к соединительному колпачку обеспечивается непосредственный подвод опорных усилий через соединительный колпачок в шарнир. При воздействии усилий на опорное кольцо соединительный колпачок благодаря расположению на вилке шарнира и благодаря присоединенной защитной трубе противодействует создаваемому опрокидывающему моменту, поскольку расположенный на другом конце карданного вала соединительный колпачок улучшает опору.

Другое преимущество обосновано тем, что защитный воронкообразный элемент в соответствии с путем деформации, необходимым для доступа к закрытым элементам шарнира для соединения с ведущим или ведомым валом, может выполняться легко деформируемым в осевом направлении.

Для того, чтобы также при легкой конструкции достичь высокой жесткости и хорошей опоры для опорного кольца, его можно соединить с соединительным колпачком спицами, равномерно расположенными вокруг продольной оси. С этим также связано преимущество, состоящее в том, что через промежуточное пространство, которое образовано между каждыми двумя спицами, после отвода защитного воронкообразного элемента имеется доступ для смазки шарнира крестовины и для раздвижного профиля.

Для того, чтобы получить соответствующую легкую конструкцию, предусмотрено далее, что опорное кольцо выполнено в плоскости сечения, содержащей продольную ось, со стенкой в форме лежащего U-образного профиля и между полками и перемычкой U-профиля вокруг продольной оси распределены ребра жесткости. При этом предусмотрено, что по меньшей мере некоторые из спиц сами образуют ребра жесткости.

Далее возможно, что наряду с наружной поверхностью опорного кольца для опоры защитного воронкообразного элемента используется также часть наружного контура спиц.

Далее, при дальнейшей конкретизации изобретения предусмотрено, что защитный воронкообразный элемент в стороне соединительного колпачка имеет участок, снабженный гофрами и опорное кольцо и/или наружный контур спиц служит для опоры внутренней стороны впадин гофров.

В конструкции согласно изобретению можно также опорное кольцо, спицы и соединительный колпачок выполнить за одно целое из пластмассы путем литья под давлением. В качестве пластмассы предпочтительно использовать HDPE (полиэтилен высокого давления).

Предпочтительный вариант выполнения изобретения, его применение на карданном валу для использования в приводе или в приводах сельскохозяйственных машин схематически
На фиг. 1 показано половинное сечение по длине карданного вала сельскохозяйственной машины с защитным устройством согласно изобретению; на фиг. 2 - показанный на фиг. 1 слева шарнир с соединительным колпачком и опорным кольцом в виде отдельной детали в увеличенном по отношению к фиг. 1 масштабе; на фиг. 3 - часть соединительного колпачка по фиг. 2 с опорным кольцом в виде отдельной детали в плоскости сечения III-III по фиг. 4 и на фиг. 4 - разрез IV-IV согласно фиг. 3.

Обозначения 1 - карданный вал; 2, 2' - карданные шарниры; 3, 4 - вилка шарнира; 5 - крестовина; 6 - продольная ось; 7', 7'' - профилированная труба; 8 - посадочный участок; 8' - подсоединение трубы; 8'' - посадочный участок; 8''' - участок для подсоединения; 9 - кольцо скольжения; 10 - паз; 11, 11' - защитная труба; 12 - защитный воронкообразный элемент; 12' - участок с гофрами; 12'' - впадина гофра; 13 - опорное кольцо; 14 - перемычка; 15, 16 - полка; 17 - наружная поверхность; 18 - внутренняя сторона гофра; 19 - спицы; 20 - перемычки жесткости; 21 - наружн. поверхность.

На фиг. 1 показан карданный вал с двумя карданными шарнирами 2,2' на обоих концах. Оба карданных шарнира 2, 2' в основном выполнены идентично, поэтому более подробно описывается лишь один из карданных шарниров, а именно карданный шарнир 2, показанный на фиг. 1 слева. В связи с этим то же самое можно сказать о фиг. 2. Карданный шарнир 2 включает две вилки шарнира 3, 4, которые шарнирно связаны друг с другом с помощью " крестовины. Оба карданных шарнира 2, 2' связаны друг с другом с помощью соединительного вала 7. Соединительный вал 7 состоит из двух вставленных друг в друга телескопируемых профильных труб 7', 7'', которые позволяют передачу вращающего момента между обоими карданными шарнирами 2, 2'.

На фиг. 1 показан карданный вал 1 в вытянутом положении, с продольной осью 6, которая представляет ось вращения при передаче момента вращения между обоими шарнирами 2, 2'.

Обе профильных трубы 7', 7'' для передачи момента вращения имеют поперечное сечение, отличающееся от поперечного сечения круга. В каждом случае профильная труба 7' или 7'' связана с соответствующим шарниром 2 или 2'.

Шарнирный вал 1 снабжен защитным устройством, которое предназначено для того, чтобы обслуживающий персонал не мог коснуться вращающегося карданного вала 1. Защитное устройство включает в себя по одному соединительному колпачку 8 на каждый карданный шарнир 2, 2'. Как, в частности, видно из фиг. 1 для шарнира 2 или из фиг. 2, соединительный колпачок 8 имеет присоединение к трубе 8' для наружной защитной трубы 11. Вставленная в нее вторая защитная труба 11' соединена с соединительным колпачком второго карданного шарнира 2'. Далее соединительный колпачок 8 имеет посадочную часть 8'' для фиксирования защитного воронкообразного элемента 12 и присоединительную часть 8''' для соединения с опорным кольцом 13. Соединительный колпачок 8 снабжен далее кольцом скольжения 9, выполненным с прорезью и вставляемым в паз 10 вилки шарнира 4 карданного шарнира 2 для установки защитного устройства.

Защитный воронкообразный элемент 12 содержит в направлении соединительного колпачка 8 участок с гофрами 12', который имеет несколько гофров с выступами гофров и впадинами гофров 12''. В направлении к вилке шарнира 3 защитный воронкообразный элемент 12 имеет участок, выполненный сравнительно жестким. Участок с гофрами 12' позволяет защитному воронкообразному устройству 12 сжиматься в направлении к соединительному колпачку 8, чтобы обеспечить доступ, например, к вилке шарнира и чтобы, например, ее можно было закрепить на валу отбора мощности трактора для обеспечения соединения без возможности вращения. Защитный воронкообразный элемент 12 работает совместно с неподвижной защитой, например, на задней части трактора, то есть он отчасти перекрывается ею, так что в целом получается закрытое пространство, доступ к которому возможен лишь при целенаправленном сжатии защитного воронкообразного элемента 12. Благодаря этому обеспечивается защита от касания.

Защитный воронкообразный элемент, который должен деформироваться сам по себе для обеспечения доступа к деталям шарнира, должен тем не менее обеспечивать, чтобы, если, например, обслуживающий персонал при вращающемся карданном вале 1 встанет на защитное устройство, или защитный воронкообразный элемент 12, или обопрется на него иным способом, не возникло повреждений и не нарушились защитные функции.

Из этих соображений к соединительному участку 8''' соединительного колпачка 8 присоединено опорное кольцо 13 с помощью проходящих параллельно продольной оси 6 спиц 19. Опорное кольцо 13 должно быть смещено на некоторое осевое расстояние по продольной оси 6 от соединительного колпачка 8 или кольца скольжения 9 влево в направлении к другой вилке шарнира 3. Как видно из фиг. 3 и 4, соединительный колпачок 8 на участке присоединения 8''' расширен и на внутренней стороне, то есть в направлении к продольной оси 6, снабжен ребрами жесткости. От наружной стороны присоединительного участка 8''' отходят распределенные по окружности спицы 19, которые заканчиваются в опорном кольце 13. Опорное кольцо 13 выполнено в виде лежащего U-профиля, отверстие которого обращено в сторону соединительного колпачка 8. Оно состоит из лежащей снаружи полки 15, лежащей внутри полки 16 и соединяющей их перемычки 14. Наружная поверхность опорного кольца 13 обозначена позицией 17 и служит для опоры защитного воронкообразного элемента 12. То же самое относится и к наружному контуру спиц 19. Спицы 19 продолжаются на участке опорного кольца 13 между обеими полками 15, 16 в качестве ребер жесткости. Впрочем, имеются дополнительные ребра жесткости 20, которые проходят также между перемычкой 14 и двумя полками 15, 16 и обеспечивают повышение прочности опорного кольца 13. Ребра жесткости 20 расположены с распределением по окружности опорного кольца 13 между спицами 19. Соединительный колпачок 8 с опорным кольцом 13 и соединяющими оба спицами 19 образует единую деталь, выполненную литьем под давлением из HDPE (полиэтилена высокого давления).

Как следует из фиг. 1 и 2, наружная поверхность 17 опорного кольца 13 и наружные поверхности спиц 19 служат для опоры внутренней стороны 18 защитного воронкообразного элемента 12, в частности, в области участка с гофрами 12', а именно предпочтительно складок участка с гофрами 12' под впадинами гофров 12''. Опорное кольцо 13 обеспечивает, чтобы и при радиальной нагрузке, которая воздействует на защитный воронкообразный элемент 12, не было соприкосновения защитного воронкообразного элемента 12 с теми деталями карданного шарнира 2, которые он окружает.

Изобретение относится к защитному устройству, которое с помощью соединительных колпачков и кольца скольжения установлено на двух карданных шарнирах. Каждый соединительный колпачок предназначен, кроме того, для подсоединения защитного воронкообразного элемента. Защитные устройства указанного вида служат для защиты от касания и установлены неподвижно, в то время как карданный вал вращается. Для того, чтобы при радиальной нагрузке защитного воронкообразного элемента, например, путем непреднамеренного наступания на карданный вал, предотвратить соприкосновение защитного воронкообразного элемента с прикрытыми им деталями шарнира карданных шарниров. При этом к каждому соединительному колпачку с помощью спиц подсоединено опорное кольцо, которое подпирает защитный воронкообразный элемент с внутренней стороны. Для того, чтобы обеспечить легкий доступ к деталям карданного шарнира, например, для установки его на вал отбора мощности, защитный воронкообразный элемент может быть выполнен гофрированным, то есть достаточно гибким в направлении продольной оси и, тем не менее, он будет пригоден для того, чтобы воспринимать высокие нагрузки в радиальном направлении. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Защитное устройство для карданного вала, имеющего два карданных шарнира (2, 2'), каждый из которых включает две вилки (3, 4) и соединяющую их с помощью шарнира крестовину (5), а также соединяющий оба карданных шарнира (2, 2') и проходящий вдоль продольной оси (6) соединительный вал (7) с соединительным колпачком (8) на каждый карданный шарнир (2,2'), указанный колпачок соединен с соединительным валом с одной стороны, а с другой стороны к колпачку присоединен защитный воронкообразный элемент (12), который при помощи кольца скольжения (9) установлен на вилке шарнира (4), причем защитный воронкообразный элемент (12) выполнен из пластмассы, карданный шарнир (2, 2'), начиная от соединительного колпачка (8), перекрыт защитным воронкообразным элементом (12) по меньшей мере на части своей длины, при этом имеются опорные средства для предотвращения соприкосновения защитного воронкообразного элемента (12) с закрытыми им деталями карданного шарнира (2, 2') при приложении нагрузки снаружи на защитный воронкообразный элемент (12), отличающееся тем, что упомянутые опорные средства включают в себя опорное кольцо (13), которое соединено с соединительным колпачком (8), а наружная поверхность (17) указанного опорного кольца служит для опоры упомянутого защитного воронкообразного элемента (12) частью его внутренней поверхности (18), при этом опорное кольцо (13) смещено по продольной оси (6) от соединительного колпачка (8). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опорное кольцо (13) соединено с соединительным колпачком (8) с помощью спиц (19), распределенных по окружности вокруг продольной оси (6). 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что опорное кольцо (13) в плоскости сечения, проходящей через продольную ось (6), выполнено со стенкой в виде U-образного профиля, повернутого на 90^oC, а между образующимися полками (15, 16) U-образного профиля и перемычкой (14) U-образного профиля расположены ребра жесткости (20), распределенные по окружности вокруг продольной оси (6). 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что по меньшей мере несколько ребер жесткости образованы спицами (19). 5. Устройство по одному из пп.1 - 4, отличающееся тем, что наряду с наружной поверхностью (17) опорного кольца (13) для опоры защитного воронкообразного элемента (12) служит также часть наружной поверхности (21) спиц (19). 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что защитный воронкообразный элемент (12) со стороны соединительного колпачка (8) имеет участок (12'), снабженный гофрами, а опорное кольцо (13) и/или наружная поверхность (21) спиц (19) служат для опоры внутренней стороны (18) впадин (12") гофров. 7. Устройство по одному из пп. 1 - 6, отличающееся тем, что опорное кольцо (13), спицы (19) и соединительный колпачок (8) выполнены за одно целое в виде пластмассовой детали, полученной способом литья под давлением.