РЫЧАЖНЫЙ ШАРНИР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК F16D3/30 

Изобретение относится к муфтам, обеспечивающим вращение валов под углом друг к другу, и, в частности, к шарнирам равных угловых скоростей /далее - ШРУС/ и предназначено в основном для транспорта.

Известен рычажный шарнир, состоящий из двух фланцев с одним или двумя расположенными в одной плоскости рычагами с шаровыми шарнирами на концах, которые соединяют попарно рычаги двух противоположных фланцев /См. И.И.Артоболевский "Механизмы в современной технике", том I, стр.424, механизм N 762/. В частности, с центральным шаровым шарниром, соединяющим два вала.

Если на каждом фланце рычагов два, но они лежат в одной диаметральной плоскости по отношению к валу, то валы имеют две степени свободы относительно друг друга, а точка пересечения осей валов может не совпасть с центром шарнира. Тогда условие равенства угловых скоростей будет нарушено. Такой шарнир может быть использован для передачи вращения с плавно регулируемой угловой неравномерностью.

Чтобы угловые скорости валов были равными, такой шарнир должен дополнительно иметь центральный шаровой шарнир, соединяющий ведомый и ведущий валы в центре шарнира. И они известны.

Возможен другой вариант устранения излишней степени свободы: шарнир имеет две или более пары рычагов, плоскости качания шаровых шарниров которых лежат в разных диаметральных плоскостях. Пересечение четырех таких плоскостей /двух для каждого фланца/ дает точку, совпадающую с центром шарнира. У такого шарнира остается две степени свободы - он допускает угловое отклонение валов и допускает синхронное изменение продольного размера по оси каждого из валов, то есть удлинение - укорочение шарнира. Такой шарнир хорошо применим в качестве "внутреннего" /ближе к центру автомобиля/ ШРУС на транспорте.

Шарнир с центральным шаровым шарниром имеет одну степень свободы /угловую/ и может быть применен в качестве "наружного" /ближе к колесу/ ШРУС на транспорте.

Для обеспечения возможно большего угла отклонения шарнира ведомый и ведущий фланцы могут взаимно иметь впадины или вырезы напротив узлов крепления рычагов противоположного фланца /см. фиг.3/. В этом случае при отклонении шарнира рычаги могут даже заходить друг за друга /см. фиг.1 - вид сбоку/.

Интересен с конструктивной точки зрения вариант, когда ось рычага проходит через ось вала, то есть лежит в диаметральной плоскости.

В этом случае на одной оси могут быть закреплены два рычага, направленных в разные стороны. Фланец при этом вырождается в две радиальные цапфы, на каждой из которых могут быть закреплены по две втулки шарниров двуплечего рычага, в частности неравноплечего. Условно назовем такой вариант шарнира "цапфовым".

Возможен вариант, когда цапфовых осей две. Фланец в этом случае будет представлять собой крестовину /наподобие карданной/. Такой шарнир будет иметь две степени свободы, а с центральным шаровым шарниром - одну. Цапфовый шарнир с двумя осями предположительно будет иметь наименьшие габариты. В таком шарнире плечи рычагов конкурируют за межфланцевое пространство между собой и с центральным шаровым шарниром, если он есть. Чтобы рычаги не мешали друг другу и центральному шаровому шарниру возможны комбинации двуплечих и одноплечих рычагов, а плечи конкурирующих рычагов могут быть изогнуты в разные стороны.

Втулки двух рычагов могут быть размещены на цапфе рядом, а могут, с целью повышения площади рабочей поверхности одна в другой. То есть цилиндрический шарнир может быть коаксиальным /двойным/, а сферический шарнир может быть концентрическим /двойным/.

Если во время работы пара рычагов выпрямится в одну линию, то может возникнуть самоторможение их в этом положении неустойчивого равновесия, особенно у шарниров с двумя степенями свободы /продольно подвижными/.

Это можно предотвратить или своевременным соударением краев фланцев /в шарнире с одной степенью свободы/, или ограничением перемещения рычагов в направлении к центру на угол, больший угла самоторможения шарового шарнира, или подпружиниванием рычагов в направлении от центра, причем можно не во всем диапазоне рабочего хода, а только на угловом отрезке, большем угла самоторможения шарового шарнира. В цапфовом шарнире самоторможение маловероятно, а в цапфовом с центральным шаровым шарниром - невозможно.

На фиг.1 изображен шарнир с одной парой рычагов,

где: 1 - валы, 2 - фланцы, 3 - рычаги, 4 - шаровые шарниры пары рычагов.

На фиг.2 изображен цапфовый вариант шарнира с одной парой рычагов, где 8 - цапфы.

На фиг.3 изображен пример конкретного выполнения с тремя парами двуплечих неравноплечих рычагов 3, фланцы 2 которого имеют вырезы 7 под узлы крепления рычагов противоположного фланца.

Работает шарнир так: вращение с вала 1 передается на фланец 2, который ведет рычаг 3, который, в свою очередь, через шаровой шарнир 4 ведет такой же рычаг 3 противоположного фланца и таким образом вращает его. Если соблюдена зеркальная симметрия, например, с помощью центрального шарнира или с помощью других рычажных пар, расположенных в несовпадающих диаметральных плоскостях, то вращение будет передаваться с равной угловой скоростью.

Применение шарнира увеличит долговечность ШРУС на транспорте.

Изобретение относится к муфтам, обеспечивающим вращение валов под углом друг к другу, и, в частности, к шарнирам равных угловых скоростей. Рычажный шарнир состоит из двух фланцев с рычагами с шаровым шарниром на конце, который соединяет попарно рычаги двух фланцев. Плоскости качания как минимум двух шаровых шарниров каждого из фланцев проходят через ось своего вала и не совпадают. Рычажный шарнир имеет ограничитель углового перемещения рычагов в направлении к центру до угла, большего угла самоторможения шарового шарнира. Рычаги подпружинены в направлении от центра на угловом отрезке, большем угла самоторможения шарового шарнира. Ось рычага лежит в диаметральной плоскости и является общей для двух рычагов, направленных в разные стороны, причем если количество осей более одной, то рычаги разных осей изогнуты в разные стороны. Технический результат заключается в увеличении долговечности шарнира. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Рычажный шарнир, состоящий из двух фланцев с рычагами с шаровым шарниром на конце, соединяющим попарно рычаги двух фланцев, отличающийся тем, что плоскости качания как минимум двух шаровых шарниров каждого из фланцев проходят через ось своего вала и не совпадают.2. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что имеет ограничитель углового перемещения рычагов в направлении к центру до угла, большего угла самоторможения шарового шарнира.3. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что рычаги подпружинены в направлении от центра на угловом отрезке, большем угла самоторможения шарового шарнира.4. Рычажный шарнир, состоящий из двух фланцев с рычагами с шаровым шарниром на конце, соединяющим попарно рычаги двух фланцев, отличающийся тем, что ось рычага лежит в диаметральной плоскости и является общей для двух рычагов, направленных в разные стороны, причем если количество осей более одной, то рычаги разных осей изогнуты в разные стороны.5. Шарнир по п.4, отличающийся тем, что имеет ограничитель углового перемещения рычагов в направлении к центру до угла, большего угла самоторможения шарового шарнира.6. Шарнир по п.4, отличающийся тем, что рычаги подпружинены в направлении от центра на угловом отрезке, большем угла самоторможения шарового шарнира.