ВАЛ ПЕРЕДАЧИ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 2013 года по МПК F16D7/02 F16C3/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение главным образом относится к вращающемуся валу, а именно к валу, передающему или сообщающему крутящий момент.

Изобретение применяется в таких вращающихся валах и/или валах передачи крутящего момента, которые выполнены в виде карданного вала со связанными с ним одним или двумя устройствами универсальных шарниров.

Изобретение главным образом основано на новой конструкции вилки универсального шарнира и смежной короткой секции концевого удлинения указанного вала.

Указанная секция выполнена таким образом, чтобы частично включать предохранительное соединительное устройство и взаимодействовать с ним. Универсальный шарнир или универсальное карданное соединение является соединением, способным передавать вращательное движение от одного вала к другому, причем эти валы не расположены коллинеарно.

Такой универсальный шарнир обычно состоит из крестовины, имеющей цапфы на четырех ее плечах, расположенные таким образом, что одна пара цапф взаимодействует с отверстиями первой вилки на конце первого вала, а вторая пара цапф взаимодействует с отверстиями второй вилки на конце второго вала.

Карданный вал имеет одну или обычно две вилки универсальных шарниров, связанные с концами, и передающий нагрузку или крутящий момент «промежуточный» элемент или вал, расположенный между двумя указанными вилками универсальных шарниров, для передачи действующего крутящего момента.

В частности, настоящее изобретение может найти применение, относящееся к указанному «промежуточному» элементу, который сконструирован или смонтирован с первой концевой секцией, относящейся к первой вилке универсального шарнира, для вращательного жесткого (не скользящего) взаимодействия с первой дополнительной вилкой универсального шарнира, и второй концевой секцией, расположенной напротив указанной первой концевой секции, относящейся ко второй вилке универсального шарнира, для вращательного жесткого (не скользящего) взаимодействия со второй дополнительной вилкой универсального шарнира.

Каждая из указанных первой вилки универсального шарнира и второй вилки универсального шарнира, относящихся к указанному «промежуточному» элементу, взаимодействуют с дополнительной вилкой универсального шарнира через свою крестовину как цапфу универсального шарнира, образуя таким образом устройство универсального шарнира. Эти дополнительные вилки универсальных шарниров не являются частью настоящего изобретения, и поэтому не описываются подробно в нижеприведенном описании.

Указанный «промежуточный» элемент, таким образом, выполнен как подсекция вала для вращательного жесткого взаимодействия с указанными первой и второй вилками универсальных шарниров, для сообщения или передачи указанного крутящего момента.

Однако вращающийся или вращательный вал или ось, имеющие только одну вилку универсального шарнира, также имеют секцию вала, функционально сравнимую с указанным «промежуточным» элементом, поскольку указанная секция вала взаимодействует в своей второй концевой секции с другим средством сообщения или передачи крутящего момента, отличным от указанной второй вилки универсального шарнира.

«Промежуточный» элемент выполнен с и включает по меньшей мере две так называемые «действительные» или «условные» подсекции, которые взаимно соединены или связаны друг с другом предохранительным соединительным устройством.

В случае таких «действительных» подсекций, например предохранительного соединительного устройства, они предназначены для обеспечения установки или позиции сцепления, т.е. первой позиции, и установки или позиции расцепления, т.е. второй позиции, и в указанной второй позиции эти подсекции отделены одна от другой целенаправленно или чаще автоматически, как только передача крутящего момента между этими «действительными» подсекциями превышает заданную величину, причем указанная величина определяется механической конструкцией и ориентацией используемого предохранительного соединительного устройства.

В случае «фиктивных» подсекций и использованием другого предохранительного соединительного устройства эти подсекции сконструированы таким образом, что образованы между указанными фиктивно образованными подсекциями, это предохранительное соединительное устройство может быть в виде простого уменьшения диаметра промежуточного элемента до величины, при которой промежуточный элемент разделится или сломается на две отдельные подсекции поперечными силами, сосредоточенными на указанной секции элемента, имеющей уменьшенный диаметр, когда переданный крутящий момент превышает заданную величину.

Когда подсекции таким образом разделяются, предохранительное соединительное устройство должно быть заменено новым «промежуточным» элементом.

Такая конструкция страдает от того недостатка, что секция уменьшенного диаметра подвергается различным и переменным напряжениям кручения, и, таким образом, она также подвержена усталости.

Настоящее изобретение, таким образом, относится к типу вала сообщения или передачи крутящего момента, представленного карданным валом, включающим две «действительных» подсекции, и которым эти подсекции соединяются или разъединяются одна от другой с помощью упомянутого первым предохранительного соединительного устройства.

Предпосылки создания изобретения

Способы, компоновки и конструкции, относящиеся к вышеназванной области техники и имеющие функцию и сущность, выполняющие эти требования, известны из уровня техники в ряде различных форм.

Вал передачи крутящего момента в виде карданного вала имеет по меньшей мере на одном конце указанного вала первую вилку с двумя разнесенными плечами, выполненными с соответствующими проушинами для взаимодействия с крестовиной, выполненной для жесткой координации посредством болтового соединения с промежуточным элементом для передачи крутящего момента.

Указанный вал также имеет предохранительное соединительное устройство, предназначенное для сцепления в первой установке или позиции и расцепления во второй установке или позиции.

Также ранее известен карданный вал, включающий модифицированный «промежуточный» элемент, имеющий первую концевую секцию с первой вилкой универсального шарнира и включающий противоположную указанной первой секции вторую концевую секцию, которая может быть выполнена со второй вилкой универсального шарнира, причем указанный промежуточный элемент может быть выполнен из двух отдельных элементов или связанных подсекций, которые соединяются друг с другом или разъединяются с помощью предохранительного соединительного устройства.

Это предохранительное соединительное устройство здесь предназначено для обеспечения возможности вращения при сцеплении или позитивного вращения и передачи крутящего момента между этими подсекциями в «первой позиционной установке», или в соединенной установке, т.е. первой позиции, и предоставления для этой цели расширенной позиционной установки.

Во «второй позиционной установке» или разъединенной установке, т.е. второй позиции, предохранительное соединительное устройство обеспечивает возможность свободного вращения между подсекциями, без передачи крутящего момента, за счет чего вторая позиция может автоматически получаться сразу после того, как крутящий момент, переданный между подсекциями, превысит заданную величину, зависящую от механической конструкции предохранительного соединительного устройства.

Карданные валы, которые включают такие предохранительные соединительные устройства, известны из уровня техники, хотя было обнаружено, что в случае с замкнутыми и ограниченными пространствами такое предохранительное соединительное устройство занимает слишком много места, иногда в некоторых случаях - в осевом направлении или измерении и/или иногда в некоторых случаях - в радиальном направлении или измерении.

Что касается характеристик и/или свойств, связанных с настоящим изобретением, можно упомянуть, что из уровня техники известны различные типы предохранительных соединительных устройств, приспособленных для их областей техники, например, отличных от применений карданного вала.

Было обнаружено, что одно из таких ранее известных предохранительных соединительных устройств особенно выгодно для применения, связанного с настоящим изобретением, и такое предохранительное соединительное устройство показано и описано более конкретно и подробно в опубликованном патенте Швеции SE-525 837-С2, соответствующем международной патентной заявке №PCT/SE2004/001935 (номер международной публикации WO 2005/061916-А).

Содержание этого опубликованного патента или международной патентной заявки следует рассматривать, как разъяснение предохранительного соединительного устройства, используемого настоящим изобретением, и его новым применением.

Также уровень техники включает технические средства, показанные и описанные в следующих патентных публикациях:

DE-19529890-А1 описывает карданную ось или вал, выполненную с промежуточным элементом или деталью для сообщения крутящего момента.

Указанный промежуточный элемент выполнен и сконструирован как предохранительное соединительное устройство, имеющее "расширительное гнездо (11)".

Более конкретно показано встроенное предохранительное соединительное устройство, имеющее «расширительное гнездо (11)» цилиндрической формы, соединенное с нагнетательным патрубком (12) и клапаном (13).

Если патрубок (12) подвергается воздействию масла под давлением, тогда возникает сила давления между валом (10) и втулкой (20), и указанная сила вызывает фрикционное взаимодействие, обеспечивающее сообщение крутящего момента.

Указанное предохранительное соединительное устройство здесь относится к промежуточному элементу или детали указанного карданного вала, концевые секции которого находятся во взаимодействии с первой и второй вилками универсальных шарниров, каждая из которых взаимодействует с дополнительными вилками универсальных шарниров с помощью пальца универсального шарнира.

Настоящее изобретение может быть использовано для применения в карданном вале вышеописанной конструкции.

Каждая вилка универсального шарнира здесь находится во взаимодействии с промежуточным элементом посредством ее болтового соединения (2.1), обеспечивающего жесткое, передающее крутящий момент взаимодействие между каждой вилкой универсального шарнира (1, 2) и ее промежуточным элементом (3).

Патентная публикация DE-3545651-А1 описывает предохранительное соединительное устройство, относящееся к промежуточному элементу.

Патентная публикация DE-8612620-U1 описывает устройство вилки для карданного вала, где эта вилка выполнена и предназначена для обеспечения соединительного устройства в виде дискового соединительного устройства, выполненного рядом с указанной вилкой и имеющего диски, ориентированные в радиальном направлении относительно оси вращения.

Публикация FR-2849479-А иллюстрирует другую конструкцию предохранительного соединительного устройства, относящегося к промежуточному элементу.

Краткое изложение настоящего изобретения

Технические задачи

При рассмотрении технических соображений, требующихся специалисту в этой области техники для получения решения одной или более технических задач, сначала указанному лицу необходимо знать мероприятия и/или последовательность мероприятий, которые нужно предпринять с этой целью, а также необходимый набор средств, которые требуются в связи с этим, поэтому будет очевидно, что нижеизложенные технические задачи имеют отношение к достижению цели и целей настоящего изобретения.

При рассмотрении более ранней точки зрения на технические средства, как описано выше, будет понятно, что техническая задача заключается в реализации важности, преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала, передающего крутящий момент, например карданного вала, при этом по меньшей мере один конец указанного вала имеет первую вилку с ее двумя разнесенными плечами, выполненными с соответствующими проушинами для взаимодействия с крестовиной, приспособленной для жесткой координации через болтовое соединение с промежуточным элементом для передачи крутящего момента, причем концевая секция или удлинение указанного вала выполнено с расположенной по оси канавкой, приспособленной для размещения первой части предохранительного соединительного устройства, и кроме того, сконструирована для сообщения адаптированного высокого крутящего момента.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, имеющего первую вилку и первое концевое удлинение указанного вала, выполненные за одно целое.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, который позволяет выполнить указанное концевое удлинение с полой цилиндрической канавкой, проходящей по оси, причем указанная канавка выполнена открытой к круговой радиально расходящейся торцевой поверхности указанного первого концевого удлинения.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, позволяющего выполнить указанную канавку так, чтобы она удерживала и в ней помещалась расширяющаяся полая цилиндрическая первая часть предохранительного соединительного устройства, которая приводится в действие в направлении к первой установке, и чтобы она жестко соединялась со второй частью в виде цилиндрического диска, обращенного к радиально расходящейся торцевой поверхности.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, позволяющего иметь указанный цилиндрический диск с периферически распределенным средством для болтового соединения, например болтового соединения, способного взаимодействовать с соответствующими средствами для болтового соединения, например болтового соединения, относящегося к указанному промежуточному элементу.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, позволяющего иметь первое концевое удлинению или секцию и его канавку с глухим торцом, ориентированным на заданном расстоянии от внешней криволинейной части в пределах указанной вилки в промежуточном положении между двумя указанными плечами.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, который позволяет выполнить указанное расстояние в пределах 0,2-0,5 выбранного внутреннего диаметра указанной канавки внутри указанного первого концевого удлинения или секции.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, позволяющего выбрать заданную толщину материала между внешней цилиндрической поверхностью указанной канавки и внешней цилиндрической поверхностью указанного первого концевого удлинения в пределах соотношения 0,1-0,3 радиуса указанного первого концевого удлинения.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, позволяющего выполнить осевое удлинение в пределах указанной первой секции указанной канавки соответствующим радиусу, выбранному для указанной канавки и указанного первого концевого удлинения.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, позволяющего указанной толщине иметь более толстую секцию, примыкающую к указанной радиально расходящейся торцевой поверхности, чем у секции, смежной и/или расположенной вдоль глухого торца внутри канавки.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения вала передачи крутящего момента, позволяющего осевому удлинению более толстой секции проходить от указанной торцевой поверхности по оси вдоль указанной канавки на расстояние 40-80% общего осевого удлинения указанной канавки.

При рассмотрении более ранней точки зрения на технические средства, как описано выше, будет понятно, что техническая задача заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для обеспечения карданного вала передачи крутящего момента с модифицированным промежуточным элементом, причем первая концевая секция или удлинение указанного элемента предназначена для невращательного или фиксированного взаимодействия с первой вилкой универсального шарнира, и который, обычно, во второй концевой секции или удлинении, противоположном указанной первой концевой секции, предназначен для невращательного или фиксированного взаимодействия со второй вилкой универсального шарнира, причем указанный промежуточный элемент может быть выполнен как и включать две подсекции, причем одна взаимно соединена с и/или взаимно согласована с предохранительным соединительным устройством, предназначенным для передачи крутящего момента между двумя секциями в первой позиционной установке указанного предохранительного соединительного устройства, которое можно быстро переключить во вторую позиционную установку, чтобы позволить этим секциям разъединиться одна от другой, и в этом положении немедленно отключить любой крутящий момент, передаваемый между указанными секциями, как только крутящий момент превысит заданную величину, зависимую от конструкции предохранительного соединительного устройства, так что предохранительное соединительное устройство может быть выполнено и сконструировано для адаптации к указанному валу передачи крутящего момента таким образом, что предохранительное соединительное устройство может иметь такие же, или по существу такие же внешние размеры, что и вал и/или промежуточный элемент, не имеющие такого предохранительного соединительного устройства.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить карданному валу передачи крутящего момента возможность иметь или выставлять тот же максимальный диаметр вала и ту же длину, что и вал, не имеющий такого предохранительного соединительного устройства, путем укорачивания «промежуточного» элемента и добавления первой концевой секции.

Техническая задача также заключается в понимании реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить конструкцию, в которой первая концевая секция указанного промежуточного элемента и ее первая вилка универсального шарнира выполнены за одно целое.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить конструкцию, в которой ранее известный карданный вал может иметь первую вилку универсального шарнира, выполненную за одно целое с предохранительным соединительным устройством, как показано и описано в публикации WO-2005/061916-А и иметь болтовое соединение, относящееся к указанному предохранительному соединительному устройству, для жесткого прикрепления к концевой секции или поверхности укороченного промежуточного элемента.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить конструкцию первой вилки универсального шарнира и первой ее концевой секции или удлинения, включающую цилиндрическую канавку для части указанного предохранительного соединительного устройства, а также имеющую указанную первую вилку универсального шарнира и указанное удлинение, чтобы выдержать сообщение требуемого крутящего момента и его распределение от плеч через первую концевую секцию и через предохранительное устройство промежуточному элементу, при этом сохраняя те же или по существу те же наружные размеры в диаметре и/или по длине.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить возможность указанной первой вилке универсального шарнира и его первой секции промежуточного элемента вмещать основную цилиндрическую часть указанного предохранительного соединительного устройства, передающую крутящий момент.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить вал, имеющий встроенное предохранительное соединительное устройство, способное сообщать большие крутящие моменты через специальную конструкцию и ориентацию предохранительного соединительного устройства и распределять сообщение крутящего момента, осуществляемое вдоль оси указанного предохранительного соединительного устройства и указанной цилиндрической канавки, и за счет наличия промежуточной части, относящейся к валу, которая обращена в противоположную сторону от предохранительного соединительного устройства, а ее первая часть, относящаяся к валу, выполнена с такими размерами, чтобы через болтовое соединение противодействовать и выдерживать наличие поперечных сил, вызываемых крутящим моментом, превышающим приемлемый крутящий момент, сообщаемый через указанное предохранительное соединительное устройство.

Техническая задача также заключается реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить взаимодействие между канавкой или отверстием, примыкающим к первой вилке универсального шарнира и его первой концевой секции его промежуточного элемента, и его части предохранительного соединительного устройства.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить внутри указанной первой вилки универсального шарнира и выполненного за одно с нею и ориентированного вблизи первого концевого удлинения направленную по оси цилиндрическую канавку или полость, которая входит в состав центральной оси, ориентированной вдоль имеющейся оси вращения, относящейся к указанной первой вилке универсального шарнира и согласованного с нею промежуточного элемента.

Другая техническая задача заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить выполнение указанной кольцевой канавки или полости с размерами, позволяющими большой осевой части предохранительного соединительного устройства в виде расширяющейся части предохранительного блока помещаться внутри канавки, чтобы так называемая «часть, относящаяся к валу» предохранительного соединительного устройства и часть его предохранительного блока имела размеры, обеспечивающие противодействие и выдерживание поперечных сил, развиваемых и/или вызываемых сообщаемым крутящим моментом, указанная «часть, относящаяся к валу» должна иметь размеры, позволяющие немного выступать наружу и проходить через отверстие указанной цилиндрической канавки или полости.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы выполнить промежуточный элемент с размерами, обеспечивающими необходимую передачу и выдерживание поперечных сил, развиваемых при этом, и чтобы выполнить первую секцию с круговым диском с малым удлинением по оси, относящимся к указанному предохранительного соединительного устройства, центральная ось которого позволяет осуществление соединения посредством болтового соединения с вращательным валом и/или его промежуточным элементом.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы позволить указанному круглому диску находиться во вращательном жестком и фиксированном взаимодействии с указанным промежуточным элементом в виде полого карданного вала или карданного вала по форме втулки.

Другая техническая задача заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы позволить центральной зоне внешней цилиндрической поверхности канавки или полости быть радиально удаленной от центральной оси указанной первой вилки универсального шарнира, смежной с своей дополнительной втулкой универсального шарнира, относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира, при соотношении 0,95-0,65, предпочтительно приблизительно 0,9-0,8.

Другая техническая задача заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы позволить центральной зоне внутренней цилиндрической поверхности канавки или полости в указанной вилке универсального шарнира быть радиально удаленной от центральной оси первой вилки универсального шарнира относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении 0,80-0,50, предпочтительно приблизительно 0,7-0,6.

Техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы позволить создание подающего или выпускного сопла, относящегося к предохранительному соединительному устройству и способного вызывать движение или расширение полой цилиндрической части предохранительного соединительного устройства посредством так называемой «части предохранительного блока» из ее первой позиционной установки или положения в ее вторую позиционную установку или положение или наоборот и расположенного на указанной первой вилке универсального шарнира на участке или в отверстии, обращенном в противоположную сторону от указанной первой вилки универсального шарнира к указанному промежуточному элементу.

Другая техническая задача также заключается в возможности реализовать важность преимущества, связанные с техническими мерами и соображениями, и сами технические меры и соображения, которые потребуются для того, чтобы обеспечить осевое удлинение канавки или полости таким, чтобы оно соответствовало или по меньшей мере по существу соответствовало радиусу вилки универсального шарнира.

Техническая задача также заключается в возможности реализовать важность преимущества, связанные с техническими мерами и соображениями, и сами технические меры и соображения, которые потребуются для того, чтобы обеспечить выполнение осевого удлинения от фиктивной пересекающей линии между указанной первой секцией и вилкой универсального шарнира относительно радиуса в пределах соотношения 0,3-0,7, например 0,4-0,6, особенно приблизительно 0,5.

Техническая задача также заключается в возможности реализовать важность, преимущества, связанные с техническими мерами и соображениями, и сами технические меры и соображения, которые потребуются для того, чтобы обеспечить выполнение первого осевого удлинения от фиктивной пересекающей линии в направлении и, предпочтительно, частично над указанной канавкой или полостью с непрерывно сужающимся радиусом внешней цилиндрической поверхности относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира или подсекции при соотношении 0,4-0,9, например 0,5-0,6.

Техническая задача также заключается в возможности реализовать важность преимущества, связанные с техническими мерами и соображениями, и сами технические меры и соображения, которые потребуются для того, чтобы обеспечить выполнение второго осевого удлинения от указанного первого осевого удлинения и указанной фиктивной пересекающей линии в направлении и над указанной канавкой или полостью с непрерывным радиусом внешней цилиндрической поверхности относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении 0,5-0,2, например 0,25-0,35.

Техническая задача также заключается в возможности реализовать важность преимущества, связанные с техническими мерами и соображениями, и сами технические меры и соображения, которые потребуются для того, чтобы обеспечить выполнение третьего осевого удлинения от указанных первого и второго удлинений и указанной фиктивной пересекающей линии и над указанной канавкой или полостью с непрерывным и/или большим радиусом соответствующей внешней цилиндрической поверхности относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении 0,1-0,3, например 0,15-0,25.

Техническая задача также заключается в возможности реализовать важность преимущества, связанные с техническими мерами и соображениями, и сами технические меры и соображения, которые потребуются для того, чтобы обеспечить выполнение четвертого осевого удлинения от указанных первого, второго и третьего удлинений и указанной фиктивной пересекающей линии над и до конца указанной канавки или полости с непрерывным и/или прерывистым еще большим радиусом внешней цилиндрической поверхности относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении 0,02-0,2, например 0,04-0,1.

Другая техническая задача также заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы модифицировать ориентированное по оси и узкое в радиальном направлении предохранительное соединительное устройство так, чтобы включенная в него указанная часть предохранительного блока могла занимать указанную первую позиционную установку или положение и таким образом запирать или блокировать любое вращательное движение между секциями для сообщения крутящего момента, а также чтобы указанная часть предохранительного блока могла занимать вторую позиционную установку или положение и таким образом освобождала бы секции для свободного вращательного движения между ними, тем самым вызывая полное отсутствие какой-либо передачи крутящего момента.

Другая техническая задача заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы позволить указанному предохранительному соединительному устройству включать указанную направленную по оси канавку или полость в виде осевой расположенной по середине канавки, причем указанная канавка или полость должна иметь форму и быть приспособленной, чтобы вмещать указанную часть предохранительного блока, способную расширяться в ответ на добавленное в полость или герметичное пространство внутри этой части предохранительного блока избыточное давление.

Другая техническая задача заключается в реализации важности преимуществ, связанных с техническими мерами и соображениями, и самих технических мер и соображений, которые потребуются для того, чтобы обеспечить указанной расширяющейся части предохранительного блока возможность быть приспособленной для действия по всей или по существу всей ориентированной по оси канавки или полости в указанной первой концевой секции или вилке универсального шарнира и своим внутренней и внешней поверхностям и обеспечить модификацию и обработку поверхностей поверхностных частей канавки и/или внешних поверхностей части предохранительного блока так, что указанные поверхности будут способны взаимодействовать с заметным давлением навстречу друг другу, тем самым вызывая эффект трения между противоположными частями поверхности расширенной части предохранительного блока.

Решение

В качестве отправной точки изобретения принята вышеназванная известная технология, относящаяся к валу передачи крутящего момента, в котором по меньшей мере одна концевая секция или удлинение указанного вала имеет первую вилку с ее двумя разнесенными плечами, имеющими соответствующие проушины для взаимодействия с крестовиной, предназначенной для жесткого согласования через болтовое соединение с промежуточным элементом для передачи крутящего момента, указанный вал также имеет предохранительное соединительное устройство, приспособленное для сцепления в первой установке или позиции или расцепления во второй установке или позиции.

С тем, чтобы решить одну или более из технических задач, перечисленных выше, предлагается в соответствии с настоящим изобретением дополнить известную технологию обеспечением выполненных за одно целое указанной первой вилки и первой концевой секции или удлинения, при этом указанное концевое удлинение выполнено с полой цилиндрической канавкой, проходящей по оси.

Указанная канавка выполнена открытой в направлении к круглой и радиально расходящейся торцевой поверхности указанной первой концевой секции или удлинения.

Указанная канавка выполнена, чтобы удерживать и вмещать расширяющуюся полую цилиндрическую первую часть указанного предохранительного соединительного устройства.

Указанная первая часть жестко соединена или выполнена за одно целое со второй частью в виде цилиндрического диска, обращенного к указанной торцевой поверхности, при этом указанный цилиндрический диск имеет периферийно распределенное средство болтового соединения, например болтовое соединение, способное взаимодействовать с соответствующими средствами указанного болтового соединения, например болтового соединения, относящегося к указанному промежуточному элементу.

С помощью предложенных примеров осуществления, лежащих в объеме настоящей изобретательской концепции, предлагается, что указанная первая концевая секция и ее канавка имеют глухой торец на заданном расстоянии от внешней криволинейной части, ориентированной в промежутке между указанными плечами.

Указанное расстояние находится в пределах соотношения от 0,2 до 0,5 от выбранного внутреннего диаметра указанной канавки.

Далее предлагается, что толщина материала между внешней цилиндрической поверхностью указанной канавки и внешней цилиндрической поверхностью указанной первой концевой секции или удлинения находится в пределах соотношения от 0,1 до 0,3 радиуса указанной первой секции.

Осевое удлинение указанной канавки выполнено так, чтобы соответствовать или по существу соответствовать радиусу указанной канавки и ее внутреннему радиусу.

В частности, предлагается, что указанная толщина имеет более толстую секцию, примыкающую к указанной радиально расходящейся торцевой поверхности, чем примыкающий указанная глухая торцевая поверхность, и что осевое удлинение указанной более толстой секции выполнено отходящим от указанной торцевой поверхности по оси вдоль указанной канавки на расстояние 40 - 80% указанной канавки.

Настоящее изобретение также направлено на вал передачи крутящего момента в виде карданного вала, включающего модифицированный промежуточный элемент, концевая секция или удлинение которого выполнено для вращательного жесткого взаимодействия с первой вилкой универсального шарнира, и предпочтительно который в противоположной концевой секции выполнен для вращательного жесткого взаимодействия со второй вилкой универсального шарнира, причем указанный промежуточный элемент может быть сконструирован как и содержит по меньшей мере две подсекции, которые взаимосвязаны одна с другой для передачи крутящего момента, предохранительное соединительное устройство и его первую часть предохранительного блока, предназначенные также для обеспечения возможности сцепления указанных подсекций одна с другой в первой установке и свободного вращения одна относительно другой во второй установке, причем указанная вторая установка может быть осуществлена немедленно после того, как крутящий момент между указанными подсекциями превысит заданную величину, определяемую конструкцией указанного предохранительного соединительного устройства и его части.

Здесь предлагается, что к указанной первой вилке универсального шарнира примыкает ориентированная по оси цилиндрическая канавка или полость, указанная канавка проходит по оси в направлении указанного промежуточного элемента, причем центральная ось указанной канавки согласована или совмещена с осью вращения, относящейся к указанной концевой секции и согласованной с ней вилкой универсального шарнира; при этом указанная цилиндрическая канавка имеет размеры, обеспечивающие возможность вмещать проходящую по оси основную часть указанного предохранительного соединительного устройства в виде первой части его предохранительного блока, а указанное предохранительное соединительное устройство имеет болтовое соединение для взаимодействия с торцевой поверхностью указанного промежуточного элемента.

Относящаяся к валу вторая часть указанного предохранительного соединительного устройства, имеющая соответствующие размеры, чтобы воспринимать поперечные усилия, развиваемые или возникающие при передаче крутящего момента, выполнена как одно целое в виде кругового элемента, диска или болтового соединения, центральная ось которого должна быть совмещена с осью вращения.

Указанный круговой элемент находится в фиксированном взаимодействии с торцевой поверхностью указанного промежуточного элемента.

Дополнительно предлагается, что центральная зона внешней цилиндрической поверхности указанной канавки или полости должна быть удалена в радиальном направлении от центральной оси первого концевого удлинения, примыкающего к его вилке универсального шарнира, относительно радиуса указанной первого концевого удлинения при соотношении между 0,95 и 0,65, предпочтительно приблизительно 0,9-0,8.

Дополнительно предлагается, что центральная зона внутренней цилиндрической поверхности канавки или полости должна быть удалена в радиальном направлении от центральной оси первой вилки универсального шарнира или секции относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира на расстояние, соответствующее соотношению между 0,80 и 0,50, предпочтительно приблизительно 0,7 и 0,6.

Что касается указанной центральной зоны внешней цилиндрической поверхности канавки или углубления, то указанную зону будет удобно расположить на расстоянии от внешней цилиндрической поверхности ее первой вилки универсального шарнира, примыкающей к ее вилке универсального шарнира относительно ее радиуса, что соответствует соотношению между 0,8 и 1,2, предпочтительно приблизительно 1,0.

Настоящее изобретение далее обеспечивает осевое удлинение канавки или полости таким, чтобы соответствовать или по меньшей мере по существу соответствовать радиусу указанной первой вилки универсального шарнира.

Дополнительно предлагается, что упомянутое первым осевое удлинение от фиктивной пересекающей линии между указанной первой концевой секцией и ее вилкой универсального шарнира и ограничивающим торцом указанной канавки относительно радиуса первой вилки универсального шарнира должно быть в пределах соотношения от 0,3 до 0,7, например 0,4-0,6, особенно приблизительно 0,5.

Упомянутое первым осевое удлинение от указанной фиктивной пересекающей линии в направлении указанной канавки или полости имеет непрерывно уменьшающийся радиус внешней цилиндрической поверхности относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении 0,4-0,9, например 0,5-0,6.

Упомянутое вторым осевое удлинение от указанного первого удлинения и указанной фиктивной пересекающей линии в направлении и сверху указанной канавки или полости имеет более непрерывный радиус внешней цилиндрической поверхности относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении 0,5-0,2, например 0,25-0,35.

Упомянутое третьим осевое удлинение от указанных первого и второго удлинений и указанной фиктивной пересекающей линии сверху указанной канавки или полости имеет непрерывный, однако больший радиус внешней цилиндрической поверхности относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении 0,1-0,3, например 0, 15-0,25.

Упомянутое четвертым осевое удлинение от указанных первого, второго и третьего удлинений и указанной фиктивной пересекающей линии, проходящее сверху и ограничивающее рядом указанную канавку или полость, имеет непрерывный или прерывистый еще больший радиус внешней цилиндрической поверхности относительно радиуса указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении от 0,02 до 0,2, например 0,04-0,1.

Центральная зона внешней цилиндрической поверхности канавки или полости должна быть удалена в радиальном направлении от центральной оси первой концевой части, примыкающей к его вилке универсального шарнира, относительно радиуса указанной первого концевого удлинения при соотношении между 0,95 и 0,65, предпочтительно приблизительно 0,9-0,8.

Также рекомендуется, чтобы подающее (или выпускное) сопло для перевода предохранительного соединительного устройства и его первой части предохранительного блока в его первую позиционную установку относилось к и было выполнено так, чтобы оно могло быть на указанной первой концевой секции или удлинении, однако находясь при этом внутри зоны, проходящей от указанной вилки универсального шарнира в сторону и частично через указанную первую концевую секцию, относящуюся к валу, выполненную с размерами, позволяющими воспринимать любые поперечные усилия.

Промежуточный элемент может быть удобно модифицирован, чтобы иметь две подсекции, передающие крутящий момент, указанные подсекции могут быть смещены по оси одна относительно другой с помощью устройств, приспособленных для этой цели, например шпонок.

Одна из этих подсекций, первая подсекция может затем быть разделена на две секции, одна из которых может входить в состав первой вилки универсального шарнира, а вторая - в состав оставшейся части указанной первой секции.

Используемое предохранительное соединительное устройство затем должно быть модифицировано так, чтобы оно могло через свою первую часть предохранительного блока занять первую установочную позицию и таким образом зафиксировать любое относительное вращательное движение между указанной первой концевой секцией и указанным промежуточным элементом, так что может осуществляться сообщение крутящего момента, при этом обеспечивая возможность указанной первой части предохранительного блока занять второе установочное положение и тем самым обеспечить возможность секциям и элементам не подвергаться передаче какого-либо крутящего момента, а вращаться свободно.

Расширяющаяся первая часть предохранительного блока будет удобно модифицирована, чтобы действовать по всей или полной или по существу всей или полной удлиненной по оси канавке или полости, а части поверхности, связанные с канавкой, модифицированы для взаимодействия с противоположными поверхностями расширяющейся первой части предохранительного блока с заметной и достаточной силой давления и эффектом трения.

Указанные две подсекции вала состоят из части, относящейся к внутреннему валу, и внешней части, относящейся к втулке, при этом в указанной части, относящейся к втулке, размещены шпонки вместе с их соответствующими пазами.

Предохранительное соединительное устройство включает ориентированную по оси полость в виде камеры внутри указанной первой концевой секции с относящейся к ней вилкой (21) универсального шарнира, при этом указанная камера выполнена и приспособлена под избыточное давление в указанной первой части, которая способна расширяться в указанной полости.

Преимущества

Преимущества, являющиеся основными характеристиками настоящею изобретения и значительными особыми признаками изобретения, заключаются в обеспечении условий относительно простого «промежуточного» элемента вала передачи крутящего момента в виде карданного вала. Указанный карданный вал предпочтительно выполнен для невращательного фиксированного и жесткого взаимодействия с первой и второй вилками универсальных шарниров в первой и второй его концевых секциях.

Указанная первая вилка универсального шарнира и промежуточный элемент должны быть взаимно соединены и связаны друг с другом через предохранительное соединительное устройства и части его предохранительного блока, которые предназначены для обеспечения сообщения крутящего момента в первой позиционной установке или позиции, а во второй позиционной установке или позиции образующие свободное вращение.

Устройство дает представление о компактной конструкции первой вилки универсального шарнира и первой концевой секции или удлинения указанного промежуточного элемента, указанная первая концевая секция выполнена, чтобы содержать в себе первую часть указанного предохранительного соединительного устройства и тем самым создавать условия, при которых вилка и концевая секция совместно осуществляют сообщение требуемого крутящего момента.

Немедленно после того, как крутящий момент между указанной вилкой и ее концевой секцией и промежуточным элементом превысит величину, обусловленную конструкцией предохранительного соединительного устройства, предохранительное соединительное устройство высвобождается.

Основные характерные признаки настоящего изобретения изложены в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Далее, на примере со ссылками на сопроводительные чертежи, будут более подробно описаны ранее известное применение карданного вала и ранее предложенного «фиктивного» предохранительного соединительного устройства, а также предложенное воплощение вала передачи крутящего момента в виде усовершенствованного карданного вала, в настоящий момент предпочтительного, со связанным с ним «промежуточным» элементом и относящимся к нему «действительным» предохранительным соединительным устройством, имеющего или демонстрирующего характерные признаки, важные в отношении настоящего изобретения, где:

Фиг.1 представляет собой общий вид примера осуществления блока тележки, предназначенного для транспортного средства, связанного с направляющими, или транспортного средства, приспособленного для движения по рельсам, и содержащего или использующего два карданных вала для приведения в движение двух пар колес в блоке тележки путем сообщения крутящего момента от узла привода с двигателем к указанным колесным парам, при этом «промежуточный» элемент, введенный в состав карданного вала, приспособлен, чтобы включать в себя «фиктивное» предохранительное соединительное устройство,

Фиг.2 иллюстрирует показанную на общем виде конструкцию каждой из двух частей-подсекций карданного вала, показывая положение указанного «фиктивного» предохранительного соединительного устройства,

Фиг.3 представляет собой осевой разрез вала передачи крутящего момента в виде карданного вала, сконструированного в соответствии с важными признаками, выявленными с помощью настоящего изобретения и сосредоточенными на «действительном» предохранительном соединительном устройстве и деталей его предохранительного блока, и несколько увеличенный первый вид области вблизи одной половины указанного «действительного» предохранительного соединительного устройства, а также несколько увеличенный второй вид концевой секции, обращенной к промежуточному элементу, который подвергается воздействию высоких усилий сдвига, возникающих при передаче крутящего момента, и имеет соответствующие размеры для этого,

Фиг.4 представляет собой общий вид первой концевой секции или удлинения, выполненного за одно целое с первой вилкой универсального шарнира, без вставленного предохранительного соединительного устройства,

Фиг.5 представляет собой разрез общего вида по оси вращения указанной первой концевой секции или удлинения с ее первой вилкой универсального шарнира, показанный с соответствующей или дополнительной вилкой универсального шарнира, соединенной с приводом или приводным валом дискообразным элементом, для передачи крутящего момента через первую вилку универсального шарнира, первую концевую секцию или удлинение карданного вала посредством указанного предохранительного соединительного устройства и части его предохранительного блока к промежуточному элементу посредством болтового соединения,

Фиг.6 показывает в более крупном масштабе, чем на фиг.5, концевую секцию или удлинение, относящееся к валу, его предохранительное соединительное устройство и часть его предохранительного блока с относящимся к нему подающим (или выпускным) соплом для приведения предохранительного соединительного устройства и первой части его предохранительного блока в первую позиционную установку или положение и/или во вторую позиционную установку или положение,

Фиг.7 показывает указанную первую концевую секцию и указанное предохранительное соединительное устройство в еще большем масштабе,

Фиг.8 представляет собой частичный вид по оси вращения половины первой концевой секции или удлинения с ее первой вилкой универсального шарнира, показывающий цельную форму между первой концевой секцией и ее первой вилкой универсального шарнира, и

Фиг.9 представляет собой частичный вид полой цилиндрической первой части предохранительного блока предохранительного соединительного устройства, которая может расширяться в ответ на добавленное избыточное давление масла через указанное подающее сопло, однако указанная полая цилиндрическая часть показана в нерасширенном состоянии, в положении, соответствующем второй позиционной установке и/или положению, когда давление масла снято.

Описание известной технологии в соответствии с фигурами 1 и 2

Таким образом, фиг.1 показывает в общем виде конструкцию транспортного средства, связанного с направляющими или рельсами, которое включает блок тележки (1), (1'), содержащий два карданных вала (2), (3) для приведения в движение каждой из двух пар колес (4), (5) в блоке тележки (1), (1') путем передачи крутящего момента от узла (6) двигателя с приводом на указанную пару колес (4), причем промежуточный элемент, связанный с карданным валом (2), приспособлен, чтобы включать в себя «фиктивное» предохранительное соединительное устройство ранее известной конструкции.

Предохранительное соединительное устройство (7) показано здесь как выполненное в виде канавки (7а) с уменьшающимся диаметром или в другом случае может иметь иную конструкцию.

Фиг.2 иллюстрирует на виде сбоку пример осуществления, имеющий две секции карданного вала (2).

Как будет более понятно из фиг.1 и 2, карданный вал (2) включает модифицированный промежуточный элемент (10), первая концевая секция (11) которого предназначена для вращательного жесткого взаимодействия с первой вилкой (21) универсального шарнира, а вторая концевая секция (12), противоположная первой концевой секции (11), скомпонована или предназначена для вращательного жесткого взаимодействия со второй вилкой (22) универсального шарнира, при этом указанный промежуточный элемент (10) выполнен как содержащий две условные части или подсекции (10а), (10b), каждая из которых относится к указанной первой концевой секции (11) и указанной второй концевой секции (12) соответственно.

Указанные две части-секции (10a), (10b) соединены с помощью указанного предохранительного соединительного устройства (7) и его уменьшенного диаметра (7a), предназначенного для обеспечения свободно соединяемой кинематической цепи и отделения (разрушения или срезания) этих подсекций одна от другой немедленно после возникновения между двумя подсекциями крутящего момента, превышающего заданную величину, определенную конструкцией использованного предохранительного соединительного устройства и его уменьшенного поперечного сечения или диаметра (7a).

Описание предпочтительного в настоящее время примера осуществления

Сначала необходимо указать, что в последующем описании примера осуществления изобретения, предпочтительного в настоящее время и имеющего характерные признаки, важные в отношении настоящего изобретения и разъясненные на прилагаемых фигурах 3-9 сопроводительных чертежей, используются термины и специальная терминология, предназначенные главным образом для того, чтобы яснее показать концепцию настоящего изобретения.

Будет понятно, однако, в этом контексте, что использованные термины и выражения не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения, но должны рассматриваться как термины, которые следует понимать как также включающие все технические эквиваленты, функционирующие таким же образом или по существу таким же образом, например достигать той же цели или по существу той же цели и/или того же технического эффекта.

На фиг.1 и 2 номера позиций взяты в скобки, а некоторые из этих номеров позиций также использованы в последующем описании предложенного примера осуществления настоящего изобретения, однако с удаленными скобками, исключительно с целью упростить понимание описываемого здесь примера осуществления настоящего изобретения.

При обращении к сопроводительным чертежам и фиг.3-9 будет ясно, что эти фигуры не только схематически иллюстрируют настоящее изобретение, но также конкретизируют важные характерные признаки настоящего изобретения посредством примера осуществления, предложенного здесь и далее и более подробно описанного здесь и далее.

Таким образом, на фиг.3 показан частичный осевой разрез карданного вала 2, сконструированного в соответствии с особыми признаками настоящего изобретения.

Здесь следует отметить, что указанный карданный вал 2 включает первую концевую секцию 11 с выставленной первой вилкой 21 универсального шарнира и вторую концевую секцию 12 с выставленной второй вилкой 22 универсального шарнира.

Указанные первая и вторая концевые секции 11 и 12 с их первой и второй вилками 21 и 22 универсальных шарниров соединены в указанный карданный вал 2 промежуточным элементом или валом 10.

Даже если последующее описание предпочтительного примера осуществления показывает предохранительные соединительные устройства 7 в виде блока, взаимодействующего с указанной вилкой 21 универсального шарнира, указанное устройство 7 может относиться к указанной второй вилке 22 универсального шарнира или к обеим концевым секциям 11 и 12.

Настоящее изобретение имеет в своей основе вал передачи крутящего момента 2, при этом по меньшей мере одна концевая секция 11 указанного вала имеет первую вилку 21 с двумя разнесенными плечами, выполненными с образованием соответствующих проушин для взаимодействия с крестовиной или пальцем, выполненным для жесткого взаимодействия с указанным промежуточным элементом или валом 10 для передачи крутящего момента.

Указанный вал 2 также имеет предохранительное соединительное устройство 7, приспособленное для сцепления в первой установке или положении и расцепления во второй установке или положении.

Настоящим изобретением особенно предлагается то, что указанная первая вилка 21 и первая концевая секция или удлинение 11b указанного вала 2 выполнены за одно целое (фиг.4).

Указанное удлинение 11b выполнено с полой цилиндрической канавкой 13 в осевом направлении, указанная канавка 13 выполнена открытой в сторону круговой и радиально выступающей концевой поверхности указанного концевого удлинения 11b, и указанная канавка 13 выполнена для удержания и охвата расширяющейся полой цилиндрической первой части 17' указанного предохранительного соединительного устройства 7.

Указанная первая часть 17' выполнена жестко соединенной или за одно целое со второй частью 17'' в виде цилиндрического диска, обращенного к торцевой поверхности промежуточного элемента 10.

Далее, указанный цилиндрический диск 17" имеет периферически распределенное средство для болтового соединения 14, например болтовое соединение, способное взаимодействовать с соответствующими средствами для указанного болтового соединения, например болтовое соединение, относящееся к торцевой поверхности указанного промежуточного элемента 10.

Далее, канавка 13 на указанной второй концевой секции 11b имеет глухой торец 13е на заданном расстоянии от внешней закругленной части, ориентированный в промежутке между указанными плечами.

Указанное расстояние находится в пределах соотношения 0,2-0,5 выбранного внутреннего диаметра "R3" указанной канавки 13.

Толщина материала между внешней цилиндрической поверхностью 13а указанной канавки 13 и внешней цилиндрической поверхностью 11a' указанной первой части 11a находится в пределах соотношения 0,1-0,3 радиуса "R1" указанной первой части 2a.

Осевое удлинение "L2" указанной канавки 13 выполнено так, чтобы соответствовать или по существу соответствовать радиусу указанной канавки и ее внутреннему радиусу "R3".

Указанная толщина имеет примыкающую к указанной радиально расходящейся торцевой поверхности секцию 11a''', более толстую, чем смежная толстая часть 11a'', расположенная ближе к торцу 13e.

Осевые удлинения "L5", "L6" указанных более толстых секций выполнены так, чтобы выступать от указанной торцевой поверхности 21' по оси вдоль указанной канавки 13 на расстоянии 40-80% указанной канавки.

В несколько увеличенном виде фиг.3 также показывает область вокруг одной половины предохранительного соединительного устройства 7 и в еще более увеличенном виде показывает конструкцию цилиндрической части 17'', относящейся к предохранительному соединительному устройству, имеющей такие размеры, чтобы испытывать и выдерживать высокие поперечные усилия, вызванные мгновенной передачей крутящего момента.

Таким образом, фигура 3 показывает карданный вал 2, который включает модифицированный промежуточный элемент или вал 10, с первой концевой секцией 11.

Указанный промежуточный элемент 10 выполнен для взаимодействия с указанной первой вилкой 21 универсального шарнира и ее первым концевым удлинением через болтовое соединение вращательным жестким образом и, таким образом, без проскальзывания, и этот элемент 10, во второй его концевой секции 12, противоположной указанной первой концевой секции 11, также сконструирован для преимущественно вращательного жесткого взаимодействия со второй вилкой универсального шарнира 22.

Здесь следует отметить, что указанная вторая часть предохранительного соединительного устройства 7 выполнена в виде цилиндрического диска 17'', имеющего отверстия или резьбы под указанное болтовое соединение для жесткого взаимодействия с концевой секцией 14 или поверхностью указанного промежуточного элемента 10. К нему присоединена полая цилиндрическая часть 17' устройства, выполненная с указанным диском 17'' в едином блоке на фиг.5.

Указанные первая и вторая вилки 21 и 22 универсальных шарниров должны соединяться с дополнительными вилками универсальных шарниров с использованием устройства пальцев универсальных шарниров. Одна такая дополнительная вилка шарнира показана на фиг.5.

Указанный промежуточный элемент 10 здесь сконструирован включающим две части или секции, одна подсекция 10a относится к первой вилке 21 универсального шарнира и одна подсекция 10b должна присоединяться ко второй вилке 22 универсального шарнира.

Настоящее изобретение будет более подробно описано с использованием подсекции 10a, выполненной в виде втулки, однако специалист может иметь предохранительное соединительное устройство 7, приспособленное к подсекции 10b в виде вала и ее вилке 22 универсального шарнира.

Фиг.3 показывает, что первая концевая секция 11 состоит из двух частей, это одна часть, относящаяся к вилке, обозначена номером позиции 11а и относится к первой вилке 21 универсального шарнира, и вторая часть 11b в виде предохранительного соединительного устройства 7.

Указанная часть 11a выполнена за одно целое с вилкой универсального шарнира, а вторая часть 11b связана через болтовое соединение и диск 14 с подсекцией 10а промежуточного элемента 10.

Указанные части взаимосвязаны одна с другой или находятся во взаимодействии одна с другой через указанное предохранительное соединительное устройство 7 и особенно с помощью части 17' его предохранительного блока и диска 17'' для совместного вращательного движения или свободного вращательного движения в зависимости от действующей установки или положения указанной первой части 17'.

Это устройство 7, таким образом, предназначено для придания указанной части 11а, 11b и указанному элементу 10a возможности освобождения друг от друга, в указанной второй позиционной установке или втором положении, например, сразу после того, как крутящий момент между указанными частями 11b, 14, 10a превысит заданную величину, зависящую от конкретной механической конструкции предохранительного соединительного устройства 7, используемого таким образом.

Первая концевая секция 11 и ее вилка 21 универсального шарнира имеют в пределах указанной части 11b указанную ориентированную по оси цилиндрическую канавку 13 или полость, и эта канавка 13 имеет центральную ось 13' (фиг.5), которая согласована и совмещена с осью вращения 11', присвоенной указанной первой концевой секции 11 и выполненной за одно целое с ней и согласованной вилке 21 универсального шарнира.

Полая канавка 13 цилиндрической формы имеет такие размеры, чтобы вмещать основную цилиндрическую часть 17' указанного предохранительного соединительного устройства 7 в виде первой части 17' предохранительного блока, а указанный диск 17'' выполнен за одно целое со второй частью 17' предохранительного блока.

Указанная вторая часть 17'' имеет такие размеры, чтобы испытывать и выдерживать поперечные усилия, развиваемые при сообщении крутящего момента, и дополнительно модифицирована так, чтобы слегка выходить за пределы указанной канавки 13 и ее отверстия 13c для образования указанного диска 17''.

Часть 17'', имеющая такие размеры, чтобы испытывать развиваемые поперечные усилия, выполнена для скрепления или объединения с круглым диском 14, чья центральная ось соединяется или совпадает с осью вращения 11' концевой секции 11. Дисковый элемент 14 с отверстиями может рассматриваться в качестве части, скрепленной с указанным элементом 10a.

Круглый дисковый элемент 14 может находиться во вращательном жестком или фиксированном взаимодействии с промежуточным элементом 10 и его подсекцией 10а указанного карданного вала 2.

Что касается фиг.8 и 9, показывающих верхнее сечение части концевой секции 11 и выполненной за одно целое с ней вилки 21 универсального шарнира только выше центральной линии 11', то очевидно, что нижнее сечение выполнено идентично и поэтому не показано.

Таким образом, фиг.8 и 9 показывают конструкцию, обеспечивающую положение центральной зоны 13d внешней цилиндрической поверхности 13a канавки или полости 13 на радиусе "R2" от центральной оси 11' первой концевой части 11 или секции, примыкающей к ее вилке 21 универсального шарнира, относительно радиуса "R1" указанной первой концевой части 11, чтобы соответствовать соотношению "R2/R1" между 0,95 и 0,65, предпочтительно - приблизительно 0,9-0,8.

Кроме того, центральная зона 13d' внутренней цилиндрической поверхности 13b канавки или полости 13 должна быть расположена на радиусе "R3" от центральной оси 11' первой концевой части или секции, примыкающей к ее вилке 21 универсального шарнира, относительно радиуса "R1" указанной первой концевой части 11, чтобы соответствовать соотношению "R3/R1" между 0,80 и 0,50, предпочтительно приблизительно 0,7-0,6.

Осевое удлинение "L2" канавки или полости 13 должно быть выполнено так, чтобы соответствовать или по меньшей мере по существу соответствовать радиусу "R1" первой концевой секции 11.

Осевое удлинение "L1" от фиктивной пересекающей линии 21', между указанной первой секцией 11a и выполненной за одно целое с ней вилкой 21 универсального шарнира, относительно радиуса "R1", должно быть в пределах соотношения 0,3-0,7, например 0,4-0,6, особенно приблизительно 0,5.

Упомянутое «первым» осевое удлинение "L3" от указанной фиктивной пересекающей линии 21' в сторону указанной канавки или полости 13 имеет непрерывно уменьшающийся радиус внешней цилиндрической поверхности 11a' относительно радиуса "R1" указанной первой секции 11 при соотношении 0,4-0,9, например 0,5-0,6.

Упомянутое вторым осевое удлинение "L4" от указанного первого удлинения "L3" и указанной фиктивной пересекающей линии 21' в направлении и поверх указанной канавки или полости 13, имеющее непрерывный радиус внешней цилиндрической поверхности 11a'', относится к радиусу "R1" указанной первой секции 11 как 0,5-0,2, например 0,25-0,35.

Упомянутое третьим осевое удлинение "L5" от указанных первого и второго удлинений "L3" и "L4" и указанной фиктивной пересекающей линии 21' поверх указанной канавки или полости 13, имеющее непрерывный больший радиус внешней цилиндрической поверхности 11a'', относится к радиусу "R1" указанной первой секции 11 как 0,1-0,3, например 0,15-0,25.

Упомянутое четвертым осевое удлинение "L6" от указанных первого, второго и третьего удлинений "L3", "L4" и "L5" и указанной фиктивной пересекающей линии 21', проходящее поверх и заканчивающее указанную канавку или полость 13 и имеющее непрерывный или прерывистый еще больший радиус внешней цилиндрической поверхности, относится к радиусу "R1" указанной первой секции 11 как 0,02-0,2, например 0,04-0,1.

Подающее (или выпускное) сопло 13f, относящееся к указанному предохранительному соединительному устройству 7, выполнено как элемент указанной части предохранительного блока 17' и примыкающей части 17'', относящейся к диску, которая обращена в сторону, противоположную указанной вилке 21 универсального шарнира, и проходит к указанной части 17' и частично сквозь нее, размеры которой позволяют воспринимать указанные поперечные усилия.

Показанное предохранительное соединительное устройство 7 здесь приспособлено так, чтобы включать часть 17, (17', 17'') указанного предохранительного блока, показанную с внутренней полостью 17a или с герметизируемым пространством.

Указанная часть 17' в первой позиционной установке обеспечивает функцию, при которой вращение между указанными подсекциями или частями 11b, 10a для передачи крутящего момента активно, и передаваемый крутящий момент действует по оси через подсекции вала, в то время как указанная часть 17' предохранительного блока способна занимать другую, вторую позиционную установку и посредством этого обеспечивать свободное вращательное движение между указанными подсекциями 11b и 10a при отсутствии какой-либо передачи крутящего момента в направлении указанных подсекций и через них.

Предохранительное соединительное устройство 7, таким образом, включает в части 17' предохранительного блока ориентированную по оси полость 17a в виде модифицированного по цилиндрической форме канала внутри указанной канавки 13.

Полость 17a выполнена и приспособлена так, чтобы иметь возможность вмещать или окружать избыточное давление масла внутри ее расширяющихся частей 17c полости 17a.

Расширяющиеся части 17b, 17c приспособлены для действия по всей или по существу всей направленной по оси канавки 13 и ее частей 13a, 13b цилиндрической поверхности канавки 13, и приспособлены для фрикционного взаимодействия с противоположными частями 17e, 17f поверхности расширяющихся частей 17'.

Две подсекции состоят из внутренней части 10b, относящейся к оси, и внешней части 10a, относящейся к втулке, и соответствующих шпонок с их осевыми пазами, расположенными на части, относящейся к втулке.

Между указанной частью 10b, относящейся к оси или валу, и указанной частью 10a, относящейся к втулке, установлены стыковочные элементы 15, каждый из которых включает валы, ориентированные радиально относительно части 10b, относящейся к оси, и которые включают секции вала, выходящие за указанную ось для взаимодействия с системой опор, например системой шаровых опор или системой роликовых опор.

Эта система опор предназначена для взаимодействия с осевыми канавками, заданными шпонками.

Стыковочных элементов будет три, и они будут ориентированы концами относительно своей части, относящейся к валу.

Из фиг.8 и 9 понятно, что концевая секция 11 (11a, 11b) и ее вилка 21 демонстрируют следующее радиальное и/или осевое отношение.

Поверхности 11a', 11a'' и/или 11a''' имеют радиус по отношению к "R1", составляющий 1,0; 0,9 и 1,1.

Радиус "R2" внешней и радиус "R3" внутренней поверхностей канавки 13 относительно радиуса "R1" здесь находится в пределах соотношения 0,7-0.9.

Цилиндрические поверхности 11a' имеют секцию "L3" с уменьшающимся радиусом, расположенную рядом и немного выходящую за указанную торцевую поверхность 13e, и далее секция "L4" имеет постоянный радиус, и затем секция "L5", проходящая через центральную зону 13d, имеет больший радиус, и далее опорная кромка "L6".

Секции "L3", "L4", "L5" и "L6" выполнены для сокращения расхода материала и для приспособления толщины к сообщению рассчитанного крутящего момента.

Сокращение расхода материала также достигается центральным углублением, проходящим по центру внутри указанного концевого удлинения до указанного конца 13e указанной канавки 13.

Осевая длина "L2" канавки 13 по сравнению с общей длиной "L7" секции 11a, 11b здесь выбрана как равная от 0,4 до 0,9, например 0,5-0,7, предпочтительно 0,6.

Секция "L7" указывает общую длину указанной концевой секции 11a+11b, a секция "L2" является предлагаемой длиной действующей поверхности полой цилиндрической первой части 17'.

Поверхности, выполненные для сообщения крутящего момента, могут быть предварительно обработаны или выполнены другим способом для того, чтобы проявлять высокий эффект трения.

Будет понятно, что изобретение не ограничивается вышеприведенным примером осуществления, и что этот пример осуществления может быть модифицирован в пределах объема изобретательской концепции, показанной в нижеприведенной формуле изобретения.

В частности, следует отметить, что каждый показанный блок и/или цепь могут быть скомбинированы с каждым другим показанным блоком и/или цепью в пределах обеспечения искомой технической функции, подлежащей достижению.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к карданному валу передачи крутящего момента. Карданный вал включает промежуточный элемент, который имеет первую концевую секцию, предназначенную для жесткого вращательного взаимодействия с первой вилкой универсального шарнира, и вторую концевую секцию, противоположную указанной первой концевой секции и предназначенную для вращательного жесткого взаимодействия со второй вилкой универсального шарнира. Промежуточный элемент содержит две подсекции, которые взаимосвязаны друг с другом предохранительным соединительным устройством, с помощью которого обеспечивается расцепление указанных подсекций друг от друга после того, как крутящий момент между указанными подсекциями превысит заданную величину. Первая концевая секция выполнена с полой цилиндрической канавкой, которая имеет центральную ось, совмещенную с осью вращения указанной первой концевой секции. Указанная канавка выполнена так, чтобы удерживать или вмещать полую цилиндрическую первую часть указанного предохранительного устройства. Указанная первая часть выполнена за одно целое со второй частью в виде цилиндрического диска, обращенного к указанному промежуточному элементу. Техническим результатом является создание компактной конструкции устройства. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Вал (2) передачи крутящего момента, в котором по меньшей мере одна концевая секция (11) указанного вала имеет первую вилку (21) с ее двумя разнесенными плечами, имеющими соответствующие проушины для взаимодействия с крестовиной, предназначенной для жесткого согласования через болтовое соединение с промежуточным элементом (10) для передачи крутящего момента, указанный вал (2) также имеет предохранительное соединительное устройство (7), приспособленное для сцепления в первой установке или позиции или расцепления во второй установке или позиции, отличающийся тем, что указанная первая вилка (21) и первое концевое удлинение или секция (11b) указанного вала (2) выполнены за одно целое, указанное концевое удлинение (11b) выполнено с полой цилиндрической канавкой (13), проходящей по оси, указанная канавка (13) выполнена открытой (13с) в направлении к круглой и радиально расходящейся торцевой поверхности (14) указанного первого концевого удлинения, указанная канавка (13) выполнена чтобы удерживать и вмещать расширяющуюся полую цилиндрическую первую часть (17') указанного предохранительного соединительного устройства (17), указанная первая часть (17') жестко соединена или выполнена за одно целое со второй частью (17'') в виде цилиндрического диска, обращенного к указанному промежуточному элементу (10), при этом указанный цилиндрический диск (17'') имеет периферийно распределенное средство болтового соединения (14), например болтовое соединение, способное взаимодействовать с соответствующими средствами болтового соединения, например болтового соединения, относящегося к указанному промежуточному элементу (10).

2. Вал передачи крутящего момента по п.1, отличающийся тем, что указанная первая концевая секция (11b) и ее канавка (13) имеют глухой конец (13е) на заданном расстоянии от внешней криволинейной части, ориентированной в промежутке между указанными плечами.

3. Вал передачи крутящего момента по п.2, отличающийся тем, что указанное расстояние находится в пределах соотношения от 0,2 до 0,5 от выбранного внутреннего диаметра (R3) указанной канавки (13).

4. Вал передачи крутящего момента по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что толщина материала между внешней цилиндрической поверхностью (13а) указанной канавки (13) и внешней цилиндрической поверхностью (11а') указанного первого концевого удлинения (11a) находится в пределах соотношения от 0,1 до 0,3 радиуса (R1) указанного первого удлинения или части.

5. Вал передачи крутящего момента по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что осевое удлинение (L2) указанной канавки (13) выполнено так, чтобы соответствовать или по существу соответствовать радиусу указанной канавки и ее внутреннему радиусу (R3).

6. Вал передачи крутящего момента по п.4, отличающийся тем, что указанная толщина имеет более толстую секцию (11а'''), примыкающую к указанной радиально расходящейся торцевой поверхности, чем примыкающий указанный (11а'') глухой торец (13е).

7. Вал передачи крутящего момента по п.6, отличающийся тем, что осевое удлинение (L5, L6) указанной более толстой секции выполнено отходящим от указанной торцевой поверхности по оси вдоль указанной канавки (13) на расстояние 40-60% общей длины указанной канавки (13).

8. Вал передачи крутящего момента в виде карданного вала (2), который включает промежуточный элемент (10), концевая секция (11) которого выполнена для вращательного жесткого взаимодействия с первой вилкой (21) универсального шарнира, и предпочтительно который в противоположной концевой секции (12) выполнен для вращательного жесткого взаимодействия со второй вилкой (22) универсального шарнира, причем указанный промежуточный элемент (10) сконструирован как содержащий по меньшей мере две подсекции (10а, 10b), которые взаимосвязаны одна с другой для передачи крутящего момента, предохранительное соединительное устройство (7) и его первую часть (17') предохранительного блока, предназначенные также для обеспечения возможности сцепления указанных подсекций (11b, 11а, 13, 14) одна с другой в первой установке и свободного вращения одна относительно другой во второй установке, причем указанная вторая установка может быть осуществлена немедленно после того, как крутящий момент между указанными подсекциями (11b, 10а) превысит заданную величину, определяемую конструкцией указанного предохранительного соединительного устройства (7) и частей (17', 17'') его блока, отличающийся тем, что к указанной первой вилке (21) универсального шарнира примыкает ориентированная по оси цилиндрическая канавка (13) или полость, выполненная в первом концевом удлинении (11b) указанной канавки (13), проходящей по оси в направлении указанного промежуточного элемента (10), причем центральная ось (13') указанной канавки (13) согласована или совмещена с осью вращения (11'), относящейся к указанной концевой секции (11, 11а, 11b) и согласованной с ней вилкой (21) универсального шарнира; при этом указанная цилиндрическая канавка (13) имеет размеры, обеспечивающие возможность вмещать проходящую по оси основную часть (17') указанного предохранительного соединительного устройства (7) в виде первой части (17') его предохранительного блока, а указанное предохранительное соединительное устройство (7) имеет диск (17'') и болтовое соединение (14) для взаимодействия с торцевой поверхностью указанного промежуточного элемента (10).

9. Вал по п.8, отличающийся тем, что первая часть или удлинение, относящееся к валу и имеющее соответствующие размеры, чтобы воспринимать поперечные усилия, развиваемые или возникающие при передаче крутящего момента, выполнено за одно целое с круговым элементом (17''), имеющим средства для болтового соединения (14), центральная (13') ось которого должна быть совмещена с указанной осью вращения (11').

10. Вал по п.9, отличающийся тем, что указанный круговой элемент (17'') находится в фиксированном взаимодействии с торцевой поверхностью указанного промежуточного элемента (10).

11. Вал по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что центральная зона внешней цилиндрической поверхности (13а) указанной канавки (13) или полости должна быть удалена в радиальном направлении (R2) от центральной оси (11') первой концевой части или удлинения (11а), примыкающего к его вилке (21) универсального шарнира, относительно радиуса (R1) указанной первой концевой части (11а) при соотношении (R2/R1) между 0,95 и 0,65, предпочтительно приблизительно 0,9-0,8.

12. Вал по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что центральная зона внутренней цилиндрической поверхности (13b) указанной канавки (13) или полости должна быть удалена в радиальном направлении (R3) от центральной оси (11') первой вилки (21) универсального шарнира или первой концевой части или удлинения (11а) относительно радиуса (R1) указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении (R3/R1) между 0,80 и 0,50, предпочтительно приблизительно 0,7 и 0,6.

13. Вал по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что осевое удлинение (L2) канавки (13) или полости должно быть выполнено так, чтобы соответствовать или по меньшей мере по существу соответствовать радиусу (R1) указанной первой вилки (21) универсального шарнира.

14. Вал по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что осевое удлинение (L1) от фиктивной пересекающей линии (21') между указанной первой концевой секцией (11а) и вилкой (21) универсального шарнира и ограничивающим торцом (13е) указанной канавки (13) относительно радиуса (R1) должно быть в пределах соотношения от 0,3 до 0,7, например 0,4-0,6, особенно приблизительно 0,5.

15. Вал по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что осевое удлинение (L3) от фиктивной пересекающей линии (21') между указанной первой концевой секцией (11а) и вилкой (21) универсального шарнира в направлении указанной канавки (13) или полости имеет уменьшающийся радиус, например непрерывно уменьшающийся радиус внешней цилиндрической поверхности (11а') относительно радиуса (R1) указанной первой вилки (21) универсального шарнира при соотношении 0,4-0,9, например 0,5-0,6.

16. Вал по п.15, отличающийся тем, что осевое удлинение (L4) от указанного удлинения (L3) и указанной фиктивной пересекающей линии (21') в направлении и сверху указанной канавки (13) или полости имеет непрерывный радиус внешней цилиндрической поверхности (11а'') относительно радиуса (R1) указанной первой вилки (21) универсального шарнира при соотношении 0,5-0,2, например 0,25-0,35.

17. Вал по п.16, отличающийся тем, что осевое удлинение (L5) от указанных удлинений (L3, L4) и указанной фиктивной пересекающей линии (21') сверху указанной канавки (13) или полости имеет непрерывный, однако, больший радиус внешней цилиндрической поверхности (11а''') относительно радиуса (R1) указанной первой вилки (21) универсального шарнира при соотношении 0,1-0,3, например 0,15-0,25.

18. Вал по п.17, отличающийся тем, что осевое удлинение (L6) от указанных удлинений (L3, L4, L5) и указанной фиктивной пересекающей линии (21'), проходящее сверху и ограничивающее рядом указанную канавку (13) или полость, имеет непрерывный или прерывистый еще больший радиус внешней цилиндрической поверхности относительно радиуса (R1) указанной первой вилки универсального шарнира при соотношении от 0,02 до 0,2, например 0,04-0,1.

19. Вал по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что указанный промежуточный элемент (10) приспособлен, чтобы включать две подсекции (10а, 10b), способные перемещаться по оси относительно одна другой за счет совокупности средств.

20. Вал по п.19, отличающийся тем, что одна из его подсекций, первая подсекция (11), разделена на две части, причем одна часть образует указанную первую вилку (21) универсального шарнира, а вторая часть образует оставшуюся часть (11b) указанной первой подсекции; при этом указанное предохранительное соединительное устройство (7) приспособлено занимать первую позиционную установку с помощью части (17') предохранительного блока, включенной в указанное предохранительное соединительное устройство (7), и вследствие этого фиксировать вращательное движение между указанными секциями (11b, 10а) для сообщения крутящего момента, при этом позволяя части (17') предохранительного блока занимать другую позиционную установку и вследствие этого освобождать вращательное движение между указанными секциями, чтобы обеспечить отсутствие какой-либо передачи крутящего момента.

21. Вал по п.8 или 20, отличающийся тем, что предохранительное соединительное устройство (7) включает ориентированную по оси полость (17а), (17b) в виде камеры внутри указанной первой концевой секции (11b), при этом указанная камера выполнена и приспособлена под избыточное давление в указанной части (17'), которая способна расширяться в указанной полости.

22. Вал по п.21, отличающийся тем, что указанная расширяющаяся часть (17') приспособлена, чтобы действовать на все или по существу все направленные по оси поверхности (13а, 13b) канавки, при этом входящие в состав поверхности канавки части приспособлены для взаимодействия с противоположными частями поверхности расширяющейся части за счет фрикционного принципа действия.

23. Вал по п.19 или 20, отличающийся тем, что указанные две подсекции вала (10) содержат внутреннюю часть (10а), относящуюся к валу, и внешнюю часть (10b), относящуюся к втулке, при этом в указанной части, относящейся к втулке, расположены шпонки вместе с их соответствующими пазами.

24. Вал по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что поверхности, предназначенные для передачи крутящего момента, предварительно обработаны для обеспечения высокого эффекта трения.