КАРДАННЫЙ ВАЛ С ШАРНИРАМИ РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F16D3/26 F16C11/06 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть применено в силовых передачах, а именно в быстроходных трансмиссионных валах с шарнирами равных угловых скоростей (подвижных в осевом направлении), передающих крутящий момент в направлении от силового агрегата транспортного средства к движителю.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является приводной вал транспортного средства, патент РФ на ПМ №72518, МПК 7 F16D 3/26, публ. 20.04.2008 г., содержащий кинематически связанные с концами вала шарниры равных угловых скоростей подвижного типа и гофрированные чехлы, каждый из которых соединен с корпусом шарнира и валом установочными участками большего и меньшего диаметров соответственно. Установочный участок большего диаметра каждого гофрированного чехла установлен на ровной поверхности наружной проточки корпуса шарнира и выполнен с кольцевыми канавками на внутренней поверхности, образующими в продольном сечении чехла эту поверхность изогнутой в виде чередующихся обращенных внутрь и наружу выступов. Установочный участок меньшего диаметра каждого гофрированного чехла установлен на ровной поверхности проточки вала, начинающейся от упорного бурта на его конце до его ступеньки, от которой до ступеньки второго конца вала образован средний участок вала большего диаметра, причем при установке чехла на вал торец его установочного участка меньшего диаметра располагают с упором в ступеньку, а затем фиксируют хомутом. Установочный участок меньшего диаметра каждого гофрированного чехла выполнен с ровной внутренней поверхностью. Корпус каждого из шарниров выполнен полым и имеет дорожки качения на внутренней цилиндрической поверхности. Вал расположен внутри корпуса шарнира, и на нем (на вале) посредством шлицевого соединения установлена обойма, которая закреплена на вале распорным кольцом. На обойме выполнены дорожки качения, а шлицевое соединение ее с валом образовано эвольвентными прямыми шлицами на обеих деталях. Расположенные в дорожках качения шарики установлены в окнах сепаратора, подвижно соединенного через сферическое соединение с управляющей втулкой шарнира, которая свободно установлена на конце вала с возможностью вращения и осевого перемещения относительно него с упором в опоясывающий упорный бурт на этом конце вала. Сепаратор каждого шарнира выполнен по наружной поверхности конусообразным с расположением основания к наружной (задней) стороне корпуса шарнира, а усеченной вершины - к внутренней стороне корпуса (к середине вала). С наружной (задней) стороны корпус каждого шарнира герметизирован крышкой, обрезиненной на участке внутренней стороны и закрепленной отогнутым фланцем по наружному диаметру на установочном пояске у наружного (заднего) торца шарнира. Крышка ограничивает перемещения сепаратора шарнира путем упора в ее обрезиненный (демпфирующий) слой.

Используемые в данном техническом решении карданного вала шарниры равных угловых скоростей подвижного типа относительно просты в изготовлении и надежны в работе, что обеспечивает надежную работу в эксплуатации вала в целом, но конструкция этих шарниров не позволяет увеличить в них рабочий угол и относительное осевое перемещение корпусов и вала, что не позволяет изменить характеристики вала в целом и не позволяет использовать его в более жестких условиях с повышенными требованиями к максимальным рабочим углам каждого шарнира и максимальному относительному перемещению корпусов шарниров и вала, например при использовании вала в транспортных средств с увеличенными клиренсом и ходом подвески - так, в автомобилях повышенной проходимости.

Технический результат заявляемого изобретения: улучшение технических характеристик карданного вала с шарнирами равных угловых скоростей трения качения, а именно увеличение максимальных рабочих углов его шарниров и увеличение относительного перемещения их корпусов и вала, что позволяет использовать карданный вал для транспортных средств с увеличенными клиренсом и ходом подвески.

Указанный технический результат достигается тем, что в карданном вале с шарнирами равных угловых скоростей трения качения, содержащем кинематически связанные с концами вала шарниры равных угловых скоростей, каждый из которых включает в себя полый корпус, герметизированный сзади и имеющий дорожки качения на внутренней цилиндрической поверхности, расположенный внутри корпуса конец вала, на котором посредством шлицевого соединения установлена обойма с дорожками качения на наружной поверхности, управляющую втулку, установленную на вале за обоймой с возможностью скольжения по нему и с возможностью контакта первым из своих торцов с упором, расположенным на вале, а вторым торцом - с торцом обоймы, шарики, установленные в дорожках качения корпуса, обоймы и в окнах установленного между корпусом и концом вала сепаратора, имеющего на наружной поверхности сферический участок, контактирующий с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, и сферический участок на внутренней поверхности, контактирующий со сферической поверхностью, выполненной на управляющей втулке, причем шарниры герметизированы спереди гофрированными чехлами, каждый из которых установлен на посадочных участках корпуса шарнира и конце вала установочными участками большего и меньшего диаметров соответственно,

согласно изобретению управляющая втулка каждого шарнира зафиксирована от возможности поворота относительно конца вала выполненными в ней и на конце вала взаимодействующими элементами и выполнена с выемками, предназначенными для возможности вхождения в них шариков и расположенными соответственно напротив дорожек качения обоймы с образованием между ними в теле управляющей втулки выступающих клювиков, на которых выполнены участки сферической поверхности, причем донные части образующих поверхностей выемок управляющей втулки расположены между плоскостями ее первого и второго торцов.

В частном случае, каждый шарнир карданного вала выполнен с восемью шариками и с соответствующим количеством дорожек качения в корпусе, обойме и соответствующим количеством окон в сепараторе и выемок в управляющей втулке.

В частном случае, в каждом шарнире карданного вала взаимодействующие элементы управляющей втулки и конца вала выполнены в виде двух пар лысок.

В частном случае, в каждом шарнире карданного вала упор на конце вала выполнен в виде торцевых участков конца вала, образующих внутренние кромки взаимодействующих элементов в виде лысок.

В частном случае, в каждом шарнире карданного вала шлицы шлицевого соединения обоймы и конца вала выполнены эвольвентными, причем шлицы вала выполнены эвольвентными спиральными.

В частном случае, в каждом шарнире карданного вала взаимодействующие элементы управляющей втулки и конца вала выполнены в виде прямых шлицов, причем на конце вала взаимодействующие элементы выполнены в виде единых прямых шлицов и под шлицевое соединение с управляющей втулкой и под шлицевое соединение с обоймой.

В частном случае, в каждом шарнире карданного вала упор на конце вала выполнен в виде опоясывающего упорного бурта.

В частном случае, в поперечном сечении корпуса и обоймы каждого шарнира карданного вала профили их дорожек качения выполнены в виде эллипса.

В частном случае, на посадочном участке корпуса каждого шарнира карданного вала выполнен по меньшей мере один опоясывающий установочный бурт, предназначенный для расположения в одной из кольцевых канавок внутренней поверхности установочного участка большего диаметра чехла.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предлагаемое решение имеет признаки, отсутствующие в известных решениях, а их использование в заявляемой совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, так как может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется на чертежах:

Фиг.1 - карданный вал с шарнирами равных угловых скоростей трения качения, общий вид;

Фиг.2 - шарнир равных угловых скоростей трения качения карданного вала, общий вид (показан без заглушки);

Фиг.3 - корпус шарнира равных угловых скоростей трения качения карданного вала, общий вид (разрез по продольной оси);

Фиг.4 - обойма шарнира равных угловых скоростей трения качения карданного вала, общий вид (разрез по продольной оси);

Фиг.5 - сепаратор шарнира равных угловых скоростей трения качения карданного вала, общий вид (разрез по продольной оси);

Фиг.6 - управляющая втулка шарнира равных угловых скоростей трения качения карданного вала, общий вид (разрез по продольной оси);

Фиг.7 - один из концов вала шарнира равных угловых скоростей трения качения карданного вала, общий вид (местный разрез по продольной оси);

Фиг.8 - шарнир равных угловых скоростей трения качения карданного вала, общий вид в разобранном состоянии в аксонометрии (взаимодействующие элементы управляющей втулки шарнира выполнены в виде прямых шлицов);

Фиг.9 - схемы работы отдельного шарнира равных угловых скоростей трения качения карданного вала (осевое перемещение при нулевом рабочем угле), общий вид (разрез по продольной оси);

Фиг.10 - схемы работы отдельного шарнира равных угловых скоростей трения качения карданного вала (при определенном рабочем угле), общий вид (разрез по продольной оси);

Фиг.11 - схемы работы отдельного шарнира равных угловых скоростей трения качения карданного вала, общий вид (разрез по продольной оси, вариант шарнира без хвостовика с заглушкой и взаимодействующие элементы управляющей втулки и конца вала шарнира выполнены в виде прямых шлицов);

Фиг.12 - схема работы отдельного шарнира равных угловых скоростей трения качения карданного вала, общий вид (разрез по продольной оси, вариант шарнира без хвостовика с заглушкой и взаимодействующие элементы управляющей втулки и конец вала шарнира выполнены в виде прямых шлицов).

Карданный вал с шарнирами равных угловых скоростей трения качения 1 содержит кинематически связанные с концами 2 вала 3 шарниры равных угловых скоростей 1, каждый из которых включает в себя полый корпус 4, герметизированный сзади и имеющий дорожки качения 5 на внутренней цилиндрической поверхности, расположенный внутри корпуса 4 конец 2 вала 3, на котором посредством шлицевого соединения 6 установлена обойма 7 с дорожками качения 8 на наружной поверхности, управляющую втулку 9, установленную на валу 3 за обоймой 7 с возможностью скольжения по нему (по концу 2 вала 3) и с возможностью контакта первым из своих торцов 10 с упором 11, расположенным на вале 3, а вторым торцом 12 - с торцом 13 обоймы 7, шарики 14, установленные в дорожках качения 5 корпуса 4, в дорожках качения 8 обоймы 7 и в окнах 15 установленного между корпусом 4 и концом 2 вала 3 сепаратора 16, имеющего на наружной поверхности сферический участок 17, контактирующий с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 4, и сферический участок 18 на внутренней поверхности, контактирующий со сферической поверхностью 19, выполненной на управляющей втулке 9. Шарниры 1 герметизированы спереди гофрированными чехлами 20, каждый из которых установлен на посадочных участках 21 и 22 корпуса 4 шарнира 1 и конце 2 вала 3 установочными участками большего 23 и меньшего 24 диаметров соответственно.

Управляющая втулка 9 каждого шарнира 1 зафиксирована от возможности поворота относительно конца 2 вала 3 выполненными в ней и на конце 2 вала 3 соответствующими взаимодействующими элементами 25 и 26 и выполнена с выемками 27, предназначенными для возможности вхождения в них шариков 14 и расположенными соответственно (в строгом соответствии - точно) напротив дорожек качения 8 обоймы 7 с образованием между ними (выемками 27) в теле управляющей втулки 9 выступающих клювиков 28, на которых выполнены участки сферической поверхности 19, контактирующей со сферическим участком 18 на внутренней поверхности сепаратора 16. Донные части 29 образующих поверхностей выемок 27 управляющей втулки 9 каждого шарнира 1 расположены между плоскостями «α» и «β» ее первого 10 и второго 12 торцов соответственно.

В частном случае, каждый шарнир 1 карданного вала выполнен с восемью шариками 14, и с соответствующим количеством дорожек качения 5 в корпусе 4, обойме 7 и соответствующим количеством окон 15 в сепараторе 16 и выемок 27 в управляющей втулке 9.

В частном случае, показанном на фиг. 1-10, в каждом шарнире 1 карданного вала взаимодействующие элементы 25 и 26 управляющей втулки 9 и конца 2 вала 3 выполнены в виде двух пар лысок. В данном частном случае, упор 11 на конце 2 вала 3 каждого шарнира 1 карданного вала выполнен в виде торцевых участков конца 2 вала 3, образующих внутренние кромки взаимодействующих элементов 25 в виде лысок. В данном частном случае, в каждом шарнире 1 карданного вала шлицы шлицевого соединения 6 обоймы 7 и конца 2 вала 3 выполнены эвольвентными, причем шлицы конца 2 вала 3 выполнены эвольвентными спиральными.

В другом частном случае, показанном на фиг. 11, 12, в каждом шарнире 1 карданного вала взаимодействующие элементы 25 и 26 управляющей втулки 9 и конца 2 вала 3 могут быть выполнены в виде прямых шлицов, причем на конце 2 вала 3 взаимодействующие элементы 26 будут выполнены в виде единых прямых шлицов и под шлицевое соединение с управляющей втулкой 9, и под шлицевое соединение 6 с обоймой 7. В данном частном случае, в каждом шарнире 1 карданного вала упор 11 на конце 2 вала 3 выполнен в виде опоясывающего упорного бурта.

В частном случае, показанном на чертежах, в поперечном сечении корпуса 4 и обоймы 7 каждого шарнира 1 карданного вала профили их дорожек качения 5 и 8 выполнены в виде эллипса.

В частном случае, показанном на чертежах, на посадочном участке 21 корпуса 4 каждого шарнира 1 карданного вала выполнено три опоясывающих установочных бурта 30, предназначенных для расположения в кольцевых канавках внутренней поверхности установочного участка большего диаметра 23 чехла 20, закрывающего внутреннюю полость корпуса 4 шарнира 1 с составляющими деталями спереди.

В частном случае, как показано на фиг.11, в корпусе 4 каждого шарнира 1 карданного вала установлены крепежные шпильки 31, предназначенные для соединения его с определенными узлами трансмиссии, а корпусы 4 шарниров 1 сзади закрыты синтетическими заглушками 32 - показано на фиг.1, 11, 12.

В другом частном случае, не показанном на чертежах, сзади внутренняя полость корпуса 4 каждого шарнира 1 карданного вала может быть закрыта фланцем хвостовика, предназначенного для соединения его с определенным узлом трансмиссии транспортного средства.

Сборка и установка карданного вала с шарнирами равных угловых скоростей трения качения 1 осуществляется следующим образом.

На первом этапе по каждому шарниру 1 карданного вала осуществляется подсборка сепаратора 16 с управляющей втулкой 9, для этого управляющая втулка 9 сферической поверхностью 19 заводится в контакт со сферическим участком 18 на внутренней поверхности сепаратора 16.

Далее, на каждый конец 2 вала 3 надеваются чехлы 20 установочными участками меньшего диаметра 24, на котором закрепляется хомут 35.

Потом в управляющую втулку 9 каждого шарнира 1 карданного вала заводится конец 2 вала 3 с совмещением их взаимодействующих элементов 25 и 26, в частности в случае, показанном на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, взаимодействующих элементов 25 и 26, выполненных в виде двух пар лысок.

Затем в сепаратор 16 каждого шарнира 1 карданного вала заводится обойма 7 с одновременной установкой в ее дорожки качения 8 и окна 15 сепаратора 16 шариков 14, причем обойма 7 заводится в сепаратор 16 с одновременной установкой посредством шлицевого соединения 6 на конец 2 вала 3 таким образом, чтобы ее дорожки качения 8 были расположены строго (точно) напротив выемок 27 управляющей втулки 9, а потом выход обоймы 7 фиксируется стопорным кольцом «К» в канавке конца 2 вала 3.

Далее в корпус 4 каждого шарнира 1 карданного вала набивается смазка.

После чего вся вышеописанная подсобранная конструкция, состоящая из двух подсборок, каждая из которых включает конец 2 вала 3, чехол 20, управляющую втулку 9, обойму 7, сепаратор 16, шарики 14, соединяется с корпусами 4, а именно подсборка каждого шарнира 1 заводится шариками 14 в дорожки качения 5 корпуса 4, а затем на торец корпуса 4 шарнира устанавливается ограничительная шайба 36, которая предварительно располагается в чехле 20 до завода в управляющую втулку 9 конца 2 вала 3, которая ограничивает перемещение шариков 14 в корпусе 4 (препятствует саморазбору шарнира). Далее установочный участок большего диаметра 23 чехла 20 каждого шарнира 1 надевается на посадочный участок 21 корпуса 4 таким образом, что в кольцевых канавках внутренней поверхности установочного участка большего диаметра 23 чехла 20 оказываются три опоясывающих установочных бурта 30 посадочного участка 21 корпуса 4, а потом на установочный участок большего диаметра 23 чехла 20 закрепляется хомут 37.

В частном случае, как показано на фиг.11, в корпус 4 каждого шарнира 1 карданного вала устанавливаются крепежные шпильки 31, предназначенные для соединения их с определенным узлом трансмиссии, а корпусы 4 шарниров 1 сзади закрываются синтетическими заглушками 32 - показано на фиг.1, 11, 12.

Работа конструкции карданного вала с шарнирами равных угловых скоростей трения качения 1 в эксплуатации заключается в следующем.

Крутящий момент от силовой передачи (не показана) передается на корпус 4 одного из шарниров 1, например «левого» шарнира 1, если смотреть на фиг.1, а далее через его дорожки качения 5 на шарики 14 и дорожки качения 8 обоймы 7, а затем через шлицевое соединение 6 этой обоймы 7 с концом 2 вала 3 на сам вал 3, и далее с шлицов шлицевого соединения 6 другого конца 2 вала 3 с обоймой 7 «правого» шарнира 1 на фиг.1 на саму обойму 7 этого шарнира, а затем через шарики 14 на корпус 4 этого «правого» шарнира 1, а с него на ведущий мост транспортного средства (не показан).

Шарниры в заявляемой конструкции карданного вала выполнены с возможностью относительного осевого перемещения корпуса 4 и конца 2 вала 3, а это делает возможным в процессе движения транспортного средства изменяться длине силовой передачи, что требуется, например, при наезде ведущего колеса на неровности дороги. При вертикальных же перемещениях ведущих колес в шарнирах карданного вала изменяются углы между их корпусами 4 и концами 2 вала, а это позволяет равномерно передавать крутящий момент под любым допустимым углом между ними (между корпусом 4 и концом 2 вала в каждом шарнире 1).

В каждом шарнире 1 карданного вала расстояние от торца 13 обоймы 7 до второго торца 12 управляющей втулки 9 определяет часть основной составляющей полного относительного перемещения корпуса 4 и конца 2 вала 3 шарнира. Возможный диапазон основной составляющей полного относительного перемещения корпуса 4 и конца 2 вала 3 в каждом шарнире 1 карданного вала расположен в диапазоне работы шарнира в режиме трения качения и охватывает фактический рабочий диапазон относительного перемещения конца 2 вала 3 и корпуса 1 шарнира. Дополнительную составляющую полного относительного перемещения корпуса 1 и конца 2 вала 3 в каждом шарнире 1 карданного вала определяет конструктивная длина дорожек качения 5 корпуса 4, в диапазоне работы шарнира в режиме трения качения-скольжения, т.е. когда конец 2 вала 3, шарики 14 и управляющая втулка 9 с сепаратором 16 перемещаются как одно целое относительно корпуса 4, при этом шарики 14 катятся и скользят по поверхности дорожек качения 5 корпуса 4, т.е. катятся с «пробуксовкой». Возможность этого относительного перемещения конца 2 вала 3 и корпуса 4 каждого шарнира 1 карданного вала в диапазоне работы шарнира в режиме трения качения-скольжения может закладываться в его конструкцию при разработке посредством заданной длины дорожек качения 5 корпуса 4 чисто из конструктивных и кинематических соображений, но, как правило, в конструкциях шарниров эта возможность не используется, так как практически нет в этом необходимости, потому что фактический рабочий диапазон шарнира (относительное перемещение конца 2 вала и корпуса 4 шарнира) вполне вписывается в диапазон работы шарнира в режиме трения качения.

Относительное перемещение конца 2 вала 3 и корпуса 1 каждого шарнира 1 карданного вала в диапазоне его работы в режиме трения качения заключается в следующем.

При перемещении конца 2 вала 3 из корпуса 4 каждого шарнира 1 карданного вала обойма 7 с дорожками качения 8 перемещается к управляющей втулке 9, например, на некоторое расстояние "L", т.е. происходит относительное перемещение вала 3 относительно корпуса 4 шарнира. Одновременно за счет того, что конец 2 вала 3 карданного вала перемещается относительно корпуса 4 - шарики 14 вращаются между поверхностями дорожек качения 8 обоймы 7 и поверхностями дорожек качения 5 корпуса 4 шарнира, в результате чего сепаратор 16 совместно с управляющей втулкой 9 совершают дополнительное перемещение относительно корпуса 4 и конца 2 вала 3 на расстояние L/2 (расстояние, равное половине расстояния L). Ограничивает перемещение конца 2 вала 3 вправо (например «левого» шарнира 1 карданного вала, если смотреть на фиг.1) относительно корпуса 4 этого шарнира, в диапазоне работы шарнира в режиме трения качения, момент, когда торец 13 обоймы 7 упрется во второй торец 12 управляющей втулки 9 (т.е. когда торец 13 обоймы 7 как бы догонит торец 12 управляющей втулки 9). В целом, это перемещение (ход) конца 2 вала 3 относительно корпуса 1 шарнира из среднего положения вправо (если смотреть на фиг.1) до ограничения равно двойному расстоянию от торца 13 обоймы 7 до второго торца 12 управляющей втулки 9 в среднем положении конца 2 вала 3 и корпуса 1 (т.е. перемещение равно 2L, см. на фиг.1).

Аналогичный процесс происходит при перемещении конца 2 вала 3 внутрь корпуса 4 каждого шарнира 1 карданного вала в диапазоне работы шарнира 1 в режиме трения качения, с разницей лишь в том, что перемещение конца 2 вала 3 относительно корпуса 4 ограничивается упором 11, который упирается в первый торец 10 управляющей втулки 9. В целом, это перемещение (ход) конца 2 вала 3 относительно корпуса 4 каждого шарнира 1 карданного вала из среднего положения влево (если смотреть на фиг.1) до ограничения равно двойному расстоянию от первого торца 10 управляющей втулки 9 до упора 11 конца 2 вала 3 в среднем положении конца 2 вала 3 и корпуса 1 (т.е. перемещение равно 2М или т.к. М=L, то перемещение равно 2L, см. на фиг.1).

Полное относительное перемещение конца 2 вала 3 и корпуса 4 в диапазоне работы каждого шарнира 1 карданного вала в режиме трения качения равно двойной сумме расстояния между торцом 13 обоймы 7 и вторым торцом 12 управляющей втулки 9 и расстояния между первым торцом 10 управляющей втулки 9 и упором 11 конца 2 вала 3 в среднем положении конца 2 вала 3 и полого корпуса 4, т.е. полное относительное перемещение конца 2 вала 3 и корпуса 1 шарнира равно 2L+2М или т.к. М=L, то равно 2L+2L=4L.

За счет выполнения управляющей втулки 9 каждого шарнира 1 карданного вала, зафиксированной от возможности поворота относительно конца 2 вала 3 выполненными в ней (во втулке 9) и на конце 2 вала 3 соответствующими взаимодействующими элементами 25 и 26, и за счет выполнения ее с выемками 27, предназначенными для возможности вхождения в них шариков 14 и расположенными соответственно (в строгом соответствии - точно) напротив дорожек качения 8 обоймы 7 с образованием между ними (выемками 27) в теле управляющей втулки 9 выступающих клювиков 28, на которых выполнены участки сферической поверхности 19, появилась возможность расположения этой сферической поверхности 19 управляющей втулки 9, контактирующей со сферическим участком 18 сепаратора 16, ближе по сравнению с прототипом к плоскости «γ», проходящей через центры шариков 14, а поскольку по условиям кинематики шарниров равных угловых скоростей расстояния от плоскости «γ», проходящей через центры шариков 14, до плоскостей, перпендикулярно расположенных к оси вращения сепаратора 16 и проходящих через вершины его сферических участков 17 и 18 (и естественно проходящих через центры этих сферических участков 17 и 18), одинаковы, то расстояние между этими плоскостями, проходящими через вершины сферических участков 17 и 18 сепаратора 14, уменьшается, что, в свою очередь, опять-таки по условиям кинематики шарниров равных угловых скоростей приводит к увеличению наибольшего рабочего угла шарнира. В каждом шарнире 1 карданного вала чем ближе друг к другу расположены перпендикулярные к оси вращения сепаратора 16 и проходящие через вершины его сферических участков 17 и 18 плоскости (т.е. когда сепаратор 16 более короткий), тем на больший угол может переместиться крайняя наружная точка на наружном диаметре сепаратора 16, со стороны расположения его сферического участка 18, к внутренней поверхности корпуса 1 шарнира относительно центра поворота сепаратора 16. Центр поворота сепаратора 16 в каждом шарнире 1 карданного вала расположен в плоскости «γ», проходящей через центры шариков 16. К тому же сближение сферических участков 17 и 18 сепаратора 16 каждого шарнира 1 карданного вала друг к другу означает уменьшение его длины, массы и увеличивает ход в шарнире (т.е. увеличивает относительное перемещение его корпуса 4 и конца 2 вала).

Или, если рассмотреть по другому, то за счет выполнения управляющей втулки 9 каждого шарнира 1 карданного вала с выемками 27, донные части 29 образующих поверхностей которых расположены между плоскостями «α» и «β» ее первого 10 и второго торцов 12, по сравнению с прототипом увеличилось расстояние «N» между максимально углубленными точками «G» донных частей 29 образующих поверхностей выемок 27 втулки 9 и плоскостью «γ», проходящей через центры шариков 14, а увеличение данного расстояния увеличивает максимальные рабочие углы шарнира при заходе шарика 14 в выемку 27 втулки 9.

Таким образом, в каждом шарнире 1 карданного вала уменьшение расстояния от плоскости «γ» проходящей через центры шариков 14 до крайней наружной точки на наружном диаметре сепаратора 14, со стороны расположения его сферического участка 18 (или по другому, увеличение расстояние между максимально углубленными точками «G» донных частей 29 образующих поверхностей выемок 27 втулки 9 и плоскостью «γ», проходящей через центры шариков 14) позволяет уменьшить радиус поворота (перемещения) этой точки к внутренней поверхности корпуса 4 шарнира, что однозначно ведет к увеличению угла ее перемещения к внутренней поверхности корпуса 4 и тем самым к увеличению наибольшего рабочего угла шарнира. При этом фиксация управляющей втулки 9 от возможности поворота относительно конца 2 вала 3 посредством выполненных в ней и на конце 2 вала 3 соответствующих взаимодействующих элементов 25 и 26 является обязательной конструктивной особенностью каждого шарнира 1 заявляемого карданного вала, так как дорожки качения 8 обоймы 7 и выемки 27 управляющей втулки каждого шарнира 1 должны соответственно (в строгом соответствии - точно) совпадать друг с другом.

В частном случае, показанном на чертежах, при применении в конструкции каждого шарнира 1 карданного вала большего числа шариков 14 по сравнению с прототипом, а именно восьми шариков 14, и как следствие, уменьшении диаметра этих шариков 14 появилась возможность повысить плавность работы этих шарниров,

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть применено в силовых передачах, а именно в быстроходных трансмиссионных валах с шарнирами равных угловых скоростей. Карданный вал с шарнирами равных угловых скоростей трения качения (1) содержит кинематически связанные с концами (2) вала (3) шарниры (1), каждый из которых включает в себя полый корпус (4), герметизированный сзади и имеющий дорожки качения (5), на конце (2) вала (3) посредством шлицевого соединения (6) установлена обойма (7) с дорожками качения (8), управляющую втулку (9) с возможностью скольжения по валу (3) и с возможностью контакта первым из своих торцов (10) с упором (11), а вторым торцом (12) - с торцом (13) обоймы (7), шарики (14), установленные в дорожках качения (5, 8) и в окнах (15) сепаратора (16), имеющего сферические участки (17, 18). Шарниры (1) герметизированы спереди гофрированными чехлами (20), каждый из которых установлен на посадочных участках (21, 22) корпуса (4) и конце (2) установочными участками большего (23) и меньшего (24) диаметров соответственно. Втулка (9) каждого шарнира (1) зафиксирована от возможности поворота относительно конца (2) выполненными в ней и на конце (2) соответствующими взаимодействующими элементами (25) и (26) и выполнена с выемками (27) для шариков (14) и расположенными соответственно напротив дорожек качения (8) с образованием между ними в теле втулки (9) выступающих клювиков (28), на которых выполнены участки сферической поверхности (19), контактирующей со сферическим участком (18). Донные части (29) образующих поверхностей выемок (27) втулки (9) каждого шарнира (1) расположены между плоскостями (α) и (β) ее первого (10) и второго (12) торцов соответственно. Технический результат: улучшение технических характеристик карданного вала, а именно увеличение максимальных рабочих углов его шарниров и увеличение относительного перемещения их корпусов и вала, что позволяет использовать карданный вал для транспортных средств с увеличенными клиренсом и ходом подвески. 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Карданный вал с шарнирами равных угловых скоростей трения качения, содержащий кинематически связанные с концами вала шарниры равных угловых скоростей, каждый из которых включает в себя полый корпус, герметизированный сзади и имеющий дорожки качения на внутренней цилиндрической поверхности, расположенный внутри корпуса конец вала, на котором посредством шлицевого соединения установлена обойма с дорожками качения на наружной поверхности, управляющую втулку, установленную на валу за обоймой с возможностью скольжения по нему и с возможностью контакта первым из своих торцов с упором, расположенным на вале, а вторым торцом - с торцом обоймы, шарики, установленные в дорожках качения корпуса, обоймы и в окнах установленного между корпусом и концом вала сепаратора, имеющего на наружной поверхности сферический участок, контактирующий с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, и сферический участок на внутренней поверхности, контактирующий со сферической поверхностью, выполненной на управляющей втулке, причем шарниры герметизированы спереди гофрированными чехлами, каждый из которых установлен на посадочных участках корпуса шарнира и конце вала установочными участками большего и меньшего диаметров соответственно,
отличающийся тем, что управляющая втулка каждого шарнира зафиксирована от возможности поворота относительно конца вала выполненными в ней и на конце вала взаимодействующими элементами и выполнена с выемками, предназначенными для возможности вхождения в них шариков и расположенными соответственно напротив дорожек качения обоймы с образованием между ними в теле управляющей втулки выступающих клювиков, на которых выполнены участки сферической поверхности, причем донные части образующих поверхностей выемок управляющей втулки расположены между плоскостями ее первого и второго торцов.

2. Карданный вал по п.1, отличающийся тем, что каждый шарнир выполнен с восемью шариками и с соответствующим количеством дорожек качения в корпусе, обойме и соответствующим количеством окон в сепараторе и выемок в управляющей втулке.

3. Карданный вал по п.1, отличающийся тем, что в каждом шарнире взаимодействующие элементы управляющей втулки и конца вала выполнены в виде двух пар лысок.

4. Карданный вал по пп.1, 3, отличающийся тем, что в каждом шарнире упор на конце вала выполнен в виде торцевых участков конца вала, образующих внутренние кромки взаимодействующих элементов в виде лысок.

5. Карданный вал по п.1, отличающийся тем, что в каждом шарнире шлицы шлицевого соединения обоймы и конца вала выполнены эвольвентными, причем шлицы вала выполнены эвольвентными спиральными.

6. Карданный вал по п.1, отличающийся тем, что в каждом шарнире взаимодействующие элементы управляющей втулки и конца вала выполнены в виде прямых шлицов, причем на конце вала взаимодействующие элементы выполнены в виде единых прямых шлицов и под шлицевое соединение с управляющей втулкой, и под шлицевое соединение с обоймой.

7. Карданный вал по пп.1, 6, отличающийся тем, что в каждом шарнире упор на конце вала выполнен в виде опоясывающего упорного бурта.

8. Карданный вал по п.1, отличающийся тем, что в поперечном сечении корпуса и обоймы каждого шарнира профили их дорожек качения выполнены в виде эллипса.

9. Карданный вал по п.1, отличающийся тем, что на посадочном участке корпуса каждого шарнира выполнен по меньшей мере один опоясывающий установочный бурт, предназначенный для расположения в одной из кольцевых канавок внутренней поверхности установочного участка большего диаметра чехла.