ШАРНИР РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ С ПРЯМЫМ КРЕПЛЕНИЕМ ВЕДУЩЕЙ ШЕСТЕРНИ Российский патент 2019 года по МПК F16D1/116 F16D3/22 F16D3/84 F16C11/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к шарниру равных угловых скоростей с прямым креплением шестерни, в частности, к высокоскоростному шарниру равных угловых скоростей с прямым креплением вала шестерни и чехлом для этого вала.

Уровень техники

Известны шарниры равных угловых скоростей с прямым креплением шестерни. Типовой шарнир равных угловых скоростей с прямым креплением шестерни показан на фиг. 1 и 2.

Шарнир 2 имеет наружную обойму 4, внутреннюю обойму 6, множество шариков 8, контактирующих с внутренней и наружной обоймами 6 и 4, и сепаратор 10 для удерживания шариков 8. Кроме того, шарнир 2 имеет втулку 12, которая соединена по вращению с внутренней обоймой 6 посредством множества сопряженных шлицов 14 на внутренней обойме 6 и втулке 12. Втулка удерживается на месте в осевом направлении стопорным кольцом 6.

К втулке 12 с помощью зажима 18 прикреплен чехол 16. Кроме того, чехол 16 прикреплен к наружной обойме 4 шарнира 2 с помощью стакана 17. Между наружной обоймой 4 и чехлом 16 установлено уплотнительное кольцо 20 круглого сечения, образующее между ними уплотнение. Между втулкой 12 и гайкой 24 установлено уплотнительное кольцо 22 круглого сечения для создания уплотнения между ними. В осевом направлении втулку 12 относительно гайки 12 удерживает стопорное кольцо 26. Кроме того, втулка 12 соединена с гайкой 24 посредством резьбы.

В полости 32 втулки 12 расположен цилиндрический конец 28 вала 30 с шестерней. Для взаимной фиксации в осевом направлении вала 30 и гайки 24 между ними установлено стопорное кольцо 34. Между валом 30 и гайкой 24 также установлено уплотнительное кольцо 36 круглого сечения для создания между ними уплотнения.

На наружную поверхность вала 30 навернута стопорная гайка 38, которая препятствует ослаблению гайки 24 в осевом направлении.

В наружной обойме 4 выполнено вентиляционное отверстие 40. Два дополнительных вентиляционных отверстия 42 расположены в трубчатом участке 44 наружной обоймы 4 для выпуска воздуха из шарнира 2 в атмосферу. В трубчатом участке 44 наружной обоймы 4 установлена заглушка 46 препятствующая сообщению внутренней стороны трубчатого участка 44 с шарниром 2.

Как показано на фиг. 2, концевой участок 48 втулки 12 выполнен с возможностью контакта с упором 50, образованным на наружной обойме 4 шарнира 2, когда шарнир 2 поворачивается на максимальный угол сочленения θ1 во избежание повреждения чехла 16.

Концевой участок 48 втулки 12 является удлиненным, чтобы он мог контактировать с упором 50 шарнира 2 при его повороте на максимальный угол θ1. Увеличенная длина концевого участка 48 втулки 12 требует большего количества материала, что является нежелательным из-за увеличения массы и стоимости втулки 12.

Известный шарнир 2, показанный на фиг. 1 и 2, имеет еще один недостаток. В частности, обычный чехол 16 изготовлен из резины или другого сходного материала, который является недостаточно жестким, чтобы выдерживать воздействие внутренних давлений смазки и воздуха, которые создает шарнир 2 во время эксплуатации. Таким образом, для уменьшения величин давлений смазки и воздуха внутри шарнира 2 во время эксплуатации необходимо использовать систему воздушной вентиляции, содержащую заглушку 46 и отверстия 40 и 42. Заглушка 46 и отверстия 40 и 42 увеличивают общее время и расходы на изготовление шарнира 2.

Еще одним недостатком, связанным с конструкцией шарнира 2, показанного на фиг. 1 и 2, является то, что вал 30 с шестерней может выходить из зацепления с втулкой 12 в случае недостаточной осевой прочности стопорного кольца 26. В случае поломки стопорного кольца 26 шарнир 2 может выйти из строя, что исключило бы передачу мощности и могло бы привести к повреждению транспортного средства.

И, наконец, как показано на фиг. 2, шарнир 2 имеет относительно небольшой максимальный угол сочленения θ1. Максимальный угол сочленения θ1 определяется размером стакана 17 и зажима 18. Конкретнее, когда шарнир 2 поворачивается на максимальный угол θ1, стакан 17 и зажим 18 входят в контакт. Контакт стакана 17 и зажима 18 препятствует повороту шарнира 2 на больший угол. Относительно небольшой максимальный угол сочленения θ1 шарнира 2 ограничивает область применения шарнира 2.

Раскрытие изобретения

Шарнирный узел согласно изобретению, предназначенный для использования в автотранспортном средстве, содержит шарнир, имеющий внутреннюю обойму, наружную обойму, множество шариков и сепаратор, расположенный между внутренней и наружной обоймами; при этом внутренняя обойма имеет внутреннюю и наружную поверхности, и на внутренней поверхности внутренней обоймы имеется множество расположенных по окружности шлицов, проходящих в осевом направлении вдоль по меньшей мере части этой внутренней поверхности.

Кроме того, шарнирный узел содержит втулку, вал и чехол.

Втулка расположена соосно внутренней обойме шарнира и имеет в осевом направлении внутренний и наружный участки, между которыми расположен промежуточный участок. По меньшей мере часть внутреннего участка втулки имеет множество расположенных по окружности шлицов, проходящих в осевом направлении вдоль по меньшей мере части наружной поверхности внутреннего участка втулки, сопрягающихся со шлицами на внутренней поверхности внутренней обоймы, входя с ними в зацепление. По меньшей мере часть промежуточного участка втулки имеет упор, отходящий в окружном направлении от по меньшей мере части промежуточного участка втулки. По меньшей мере часть упора на промежуточном участке втулки находится в непосредственном контакте с концом внутренней обоймы. На промежуточном участке втулки рядом с упором расположен ступенчатый участок, отходящий от упора в осевом направлении и имеющий наружный диаметр, меньший наружного диаметра упора. Наружный участок втулки имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность, ограничивающую полость; при этом наибольший наружный диаметр наружного в осевом направлении участка втулки больше наружного диаметра ступенчатого участка, но меньше наружного диаметра упора на промежуточном участке втулки, а на внутренней поверхности полости в наружном участке втулки имеется множество расположенных по окружности шлицов, проходящих в осевом направлении.

Вал расположен соосно втулке и внутренней обойме шарнира, при этом наружная поверхность этого вала содержит множество расположенных по окружности и проходящих в осевом направлении шлицов, сопряженных со шлицами на внутренней поверхности полости в наружном участке втулки.

Чехол, имеет первый конец, второй конец и расположенный между ними промежуточный участок, при этом первый конец чехла соединен с наружной поверхностью наружной обоймы шарнира с помощью первого зажима, а второй конец чехла соединен с наружной поверхности наружного участка втулки с помощью второго зажима.

Вышеуказанные и другие особенности настоящего изобретения будут более понятны специалистам в данной области техники из дальнейшего описания со ссылками на чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематично показан известный шарнир равных угловых скоростей с прямым креплением шестерни,

на фиг. 2 – то же, но с максимальным углом сочленения;

на фиг. 3 – шарнир равных угловых скоростей с прямым креплением шестерни в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, вид сбоку в разрезе;

на фиг. 4 – то же, но с максимальным углом сочленения;

на фиг. 5 – фрагмент шарнира, показанного на фиг. 3 и 4;

на фиг. 6 – фрагмент шарнира, показанного на фиг. 3 – 5 с максимальным углом сочленения;

на фиг. 7 – шарнир по фиг. 3 – 6 с втулкой, выполненной по другому варианту осуществления изобретения; вид сбоку в разрезе;

на фиг. 8 – то же, но с максимальным углом сочленения;

на фиг. 9 – фрагмент шарнира, показанного на фиг. 3 – 6 с чехлом, выполненным по другому варианту осуществления изобретения; вид сбоку в разрезе;

на фиг. 10 – фрагмент шарнира, показанного на фиг. 3 – 6 и 9 с чехлом, выполненным по еще одному варианту осуществления изобретения; вид сбоку в разрезе.

Осуществление изобретения

Следует принять во внимание, что настоящее изобретение допускает ряд других ориентаций и поэтапных последовательностей, если не указано иное. Также следует принять во внимание, что конкретные устройства и действия, показанные на чертежах и описанные ниже, являются только возможными вариантами осуществления изобретения, определенного его формулой. Таким образом, конкретные размеры, направления или другие физические характеристики, относящиеся к описанным вариантам выполнения, не должны рассматриваться как ограничивающие, если не указано иное.

В объеме настоящего изобретения и в качестве неограничивающего примера описанный ниже шарнир может использоваться в автомобилях, внедорожных транспортных средствах, транспортных средствах высокой проходимости, строительной технике, судостроении, аэрокосмической отрасли, локомотивах, военной технике, машиностроении, робототехнике и/или в производстве потребительских товаров. Кроме того, в качестве неограничивающего примера описанный шарнир также может использоваться в пассажирских транспортных средствах, электромобилях, гибридных транспортных средствах, грузовых транспортных средствах, автономных транспортных средствах, полуавтономных транспортных средствах и/или автомобилях большой грузоподъемности.

На фиг. 3 – 6 схематично показан шарнир 100 в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Как показано на фиг. 3 – 6, шарнир 100 содержит наружную обойму 102, внутреннюю обойму 104, множество шариков 106 и сепаратор 108, охватывающий эти шарики. Шарнир 100 может быть шарниром равных угловых скоростей с прямым креплением шестерни.

С внутренней обоймой 104 с возможностью передачи приводного усилия соединена втулка 110, имеющая проходящий в осевом направлении внутренний участок 112, проходящий в осевом направлении наружный участок 114 и расположенный между ними промежуточный участок 116. Как показано на фиг. 3 и 4 втулка 110 соосна внутренней обойме 104 шарнира 100. По другому варианту выполнения проходящий в осевом направлении внутренний участок 112 втулки 110 является неотъемлемой частью внутренней обоймы шарнира 100. Внутренний участок 112 втулки 110 имеет полость 118 с открытым концом 120. Как показано на фиг. 3 и 4 и в качестве неограничивающего примера, участок втулки 110 с полостью 118 имеет по существу U-образную форму.

На наружной поверхности внутреннего участка 112 втулки 110 имеется множество расположенных по окружности шлицов 122, проходящих в осевом направлении. Шлицы 122 взаимодействует со шлицами 126, расположенными по окружности на внутренней поверхности 128 внутренней обоймы 104 и проходящими в осевом направлении. Шлицы 122 и 126 входит в зацепление друг с другом и обеспечивает соединение внутренней обоймы 104 с втулкой 110 с возможностью передачи вращения.

На внутренней поверхности 128 внутренней обоймы 104 выполнена кольцевая канавка 130 под стопорное кольцо, проходящая через шлицы 126 в окружном направлении. Кроме того, на наружной поверхности 124 внутреннего участка 112 втулки 110 выполнена кольцевая канавка 132 под стопорное кольцо, проходящая через шлицы 122 в окружном направлении. В канавки 130 и 132 установлено стопорное кольцо 134, которое удерживает в осевом направлении внутреннюю обойму 104 относительно втулки 110.

На промежуточном участке 116 втулки 110 имеется упор 136, отходящий в окружном направлении от по меньшей мере части этого промежуточного участка 116. Как показано на фиг. 3 и 4, внутренний участок 112 втулки 110 имеет наружный диаметр OD1, который меньше наружного диаметра OD2 упора 136 на промежуточном участке 116 втулки 110. Кроме того, как показано на фиг. 3 и 4, наружный диаметр OD2 упора 136 больше наибольшего наружного диаметра OD3 наружного участка 114 втулки 110. В показанном на фиг. 3 и 4 варианте выполнения упор 136 непосредственно контактирует с концом внутренней обоймы 104. Для увеличения срока службы и долговечности втулки 110 упор 136 закален или подвергнут термообработке, например, с использования процессов цементации и/или индукционной закалки.

В осевом направлении снаружи от упора 136 к нему примыкает ступенчатый участок 137. Как показано на фиг. 3 и 4 изобретения, ступенчатый участок 137 втулки 110 имеет наружный диаметр OD4, который меньше наружного диаметра OD2 упора 136.

Кроме того, как показано на фиг. 3 и 4, наружный диаметр OD4 ступенчатого участка 137 меньше самого наружного диаметра OD3 продолжающегося в осевом направлении наружного участка 114 втулки 110. Кроме того, как показано на фиг. 3 и 4 изобретения, наружный диаметр OD4 ступенчатого участка 137 больше наружного диаметра OD1 внутреннего участка 112.

В данном варианте выполнения отношение наружного диаметра OD2 упора 136 к наружному диаметру OD4 ступенчатого участка 137 составляет приблизительно 1,1 – 1,3. Кроме того, в данном варианте выполнения отношение наружного диаметра OD2 упора 136 к наибольшему наружному диаметру OD3 наружного участка 114 составляет приблизительно 1,03 – 1,20.

Наружный участок 114 втулки 110 имеет по существу U-образную форму с внутренним пространством 138. На внутренней поверхности 139 этого пространства 138, проходящей в осевом направлении, выполнена канавка 140 под стопорное кольцо, снаружи от которой в осевом направлении на внутренней поверхности 139 пространства 138 расположено множество расположенных по окружности шлицов 142.

Как показано на фиг. 3 и 4, на наружной поверхности 144 наружного участка 114 втулки 110 выполнена кольцевая канавка 146 под уплотнительное кольцо круглого сечения. Рядом с ней и снаружи от нее в осевом направлении на указанной поверхности 144 расположена кольцевая канавка 148 под стопорное кольцо.

Снаружи, по меньшей мере частично, в осевом направлении от втулки 110, расположена гайка 150, имеющая первую внутреннюю поверхность 152 и вторую внутреннюю поверхность 154. Как показано на фиг. 3 и 4, гайка 150 соосна втулке 110 и внутренней обойме 104. По меньшей мере часть первой внутренней поверхности 152 гайки 150 радиально перекрывает наружный участок 114 втулки 110. На первой внутренней поверхности 152 гайки 150 выполнена кольцевая канавка 156 под уплотнительное кольцо круглого сечения. Внутри канавки 146 на наружной поверхности 144 наружного участка 114 и канавки 156 на первой внутренней поверхности 152 гайки 150 установлено уплотнительное кольцо 160 круглого сечения, образующее уплотнение между гайкой 150 и втулкой 110.

На первой внутренней поверхности 152 гайки 150 рядом с канавкой 156 снаружи от нее в осевом направлении выполнена кольцевая канавка 158 под стопорное кольцо. Внутри канавки 158 на первой внутренней поверхности 152 гайки 150 и канавки 148 на наружной поверхности установлено стопорное кольцо 162, удерживающее в осевом направлении гайку 150 относительно втулки 110.

Как показано на фиг. 3 и 4, диаметр второй внутренней поверхности 154 гайки 150 меньше диаметра первой внутренней поверхности 152 гайки 150. На второй внутренней поверхности 154 гайки 150 выполнена резьба 164, взаимодействующая с резьбой 166 на наружной поверхности 167 вала 168 с шестерней.

Вал 168 с шестерней расположен соосно с гайкой 150, втулкой 110 и внутренней обоймой 104 шарнира 100. На второй внутренней поверхности 154 гайки 150 выполнена кольцевая канавка 170 под уплотнительное кольцо круглого сечения, которая дополняет кольцевую канавку 172 под уплотнительное кольцо круглого сечения на наружной поверхности 167 вала 168 с шестерней. Внутри канавок 170 и 172 установлено уплотнительное кольцо 174 круглого сечения, образующее уплотнение между гайкой 150 и валом 168. В данном варианте выполнения канавка 170 под уплотнительное кольцо во второй внутренней поверхности 154 гайки 150 расположена внутри резьбы 164 на второй внутренней поверхности 154 гайки 150. Кроме того, в этом варианте выполнения канавка 172 под уплотнительное кольцо на наружной поверхности 167 вала 168 расположена внутри резьбы 166 на наружной поверхности 167 вала 168.

С внутренней в осевом направлении стороны от резьбы 166 на наружной поверхности 167 вала 168 расположено множество расположенных по окружности и проходящих в осевом направлении шлицов 169, взаимодействующих с множеством шлицов 142 на поверхности внутреннего пространства 138 втулки 110.

С внутренней в осевом направлении стороны от шлицов 169 и первой резьбы 166 на наружной поверхности 167 вала 168 расположена кольцевая канавка 171 под стопорное кольцо, которая дополняет кольцевую канавку 140 под стопорное кольцо на поверхности внутреннего пространства 138 втулки 110. Внутри канавок 140 и 171 установлено стопорное кольцо 173, удерживающее в осевом направлении втулку 110 относительно вала 168.

Как показано на фиг. 3 и 4, между втулкой 110 и стопорной гайкой 176 по меньшей мере частично расположена гайка 150. Стопорная гайка 176, вал 168, гайка 150, втулка 110 и внутренняя обойма 104 шарнира 100 соосны. На внутренней поверхности 178 стопорной гайки 176 выполнена резьба 180, взаимодействующая с ответной резьбой 182 на наружной поверхности 167 вала 168 с шестерней, обеспечивая вращательную фиксацию стопорной гайки 176 с валом 168.

Шарнир 100 также содержит чехол 186, выполненный из гибкого упругого материала, например, не ограничиваясь термопластичным материалом, из резины материала и/или подобного эластомерного материала. Термопластичные материалы способны выдерживать воздействие тепла и давления, образующиеся в шарнире 100 во время эксплуатации, определенной величины, а также воздействие различных условий окружающей среды, которому подвергается чехол 186.

Чехол 186 окружает шарнир 100 и герметизирует его от воздействия внешней среды, а также способствует предотвращению вытекания смазки (не показана) из шарнира 100. Как показано на фиг. 3 – 6, первый конец 188 чехла 186 соединен с наружной поверхностью 190 наружной обоймы 102 шарнира 100. В данном варианте выполнения первый конец 188 чехла 186 соединен с наружной поверхностью 190 с помощью зажима 192. Чехол 186 не требует использования держателя чехла для его соединения с наружной обоймой 102 шарнира 100, т.е. чехол 186 может быть соединен непосредственно с наружной поверхностью 190 наружной обоймы 102 шарнира 100 без каких-либо промежуточных конструкций.

Второй конец 194 чехла 186 соединен с наружной поверхностью 144 наружного участка 114 втулки 110. Как показано на фиг. 3 и 4, второй конец 194 чехла 186 соединен с наружной поверхностью 144 втулки 110 снаружи в осевом направлении от ступенчатого участка 137 втулки 110. Второй конец 194 чехла 186 может быть прикреплен к втулке 110 с помощью зажима 196.

Между первым и вторым концами 188 и 194 чехла 186 расположен промежуточный участок 198 чехла 186. Чехол 186 является непрерывным и сплошным от первого конца 188 через промежуточный участок 198 и до второго конца 194.

Промежуточный участок 198 чехла 186 включает в себя по меньшей мере одну складку с одной впадиной и одной вершиной. Как показано на фиг. 3 – 6, промежуточный участок 198 чехла 186 имеет первую складку, вторую складку и полускладку. В варианте выполнения, показанном на фиг. 3 – 6, первая складка чехла включает в себя первую проходящую радиально внутрь ветвь 200, которая соединена с первым концом 188 чехла 186. По меньшей мере часть первой ветви 200 чехла 186 непосредственно контактирует с по существу вертикальной поверхностью 201 концевой части 222 наружной обоймы 102. Конец первой ветви 200, противоположный первому концу 188 чехла 186, переходит в первую впадину 202. С концом первой впадины 202, противоположным первой ветви 200, соединена первая проходящая радиально наружу ветвь 204, которая переходит в первую вершину 206.

Вторая складка чехла включает в себя вторую проходящую радиально внутрь ветвь 208 чехла, которая соединена с концом первой вершины 206 напротив первой проходящей радиально наружу ветви 204 чехла. Вторая ветвь 208 чехла переходит во вторую впадину 210. С противоположным концом второй впадины 210 соединена вторая проходящая радиально наружу ветвь 212 чехла, которая переходит во вторую вершину 214.

С противоположным концом второй вершины 214 соединена третья проходящая радиально внутрь ветвь 216, образующая полускладку. Третья ветвь 216 чехла переходит в третью впадину 218, противоположный конец которой соединен со вторым концом 194 чехла 186. Кроме того, первая и вторая впадины 202 и 210 открыты по существу в радиальном направлении, а третья впадина 218 открыта по существу в осевом направлении.

Складки чехла увеличивают жесткость и прочность всей его конструкции. Такое увеличение жесткости и прочности чехла 186 необходимо для того, чтобы во время эксплуатации он выдерживал изменения давлений смазки и воздуха в шарнире 100. Складки чехла 186 обеспечивают прочность, достаточную для того, чтобы чехол 186 мог выдерживать указанные давления без необходимости стравливания давления воздуха и/или смазки из шарнира 100. Кроме того, увеличение жесткости и прочности чехла 186 позволяет чехлу 186 выдерживать воздействие различных внешних условий во время эксплуатации. Таким образом, складки увеличивают срок службы чехла и его надежность.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения на концевой части 222 наружной обоймы 102 шарнира 100 выполнена выемка 224 для крепления чехла. Как показано на фиг. 3 – 6, выемка 224 проходит в окружном направлении вдоль по меньшей мере части наружной поверхности 190 наружной обоймы 102 шарнира 100. В этом варианте осуществления изобретения, когда зажим 192 чехла затянут, по меньшей мере часть первого конца 188 чехла 186 вдавливается по меньшей мере в часть выемки 224 для крепления чехла. Выемка 224 обеспечивает герметичный контакт первого конца 188 чехла 186 с наружной поверхностью 190 наружной обоймы 102 шарнира 100. Кроме того, выемка 224 на наружной поверхности 190 наружной обоймы 102 шарнира 100 удерживает в осевом направлении чехол 186 на наружной обойме 102 шарнира 100.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения на наружной поверхности 144 наружного участка 114 втулки 110 выполнена выемка 226 для крепления чехла. Как показано на фиг. 3 – 6, выемка 226 проходит в окружном направлении вдоль по меньшей мере части наружной поверхности 144 наружного участка 114 втулки 110 шарнира 100. В этом случае, когда зажим 196 чехла затянут, по меньшей мере часть второго конца 194 чехла 186 вдавливается по меньшей мере в часть выемки 226, 226 обеспечивая герметичность контакта второго конца 194 чехла 186 с наружной поверхностью 144 наружного участка 114 втулки 110. Кроме того, выемка 226 на наружной поверхности 144 наружного участка 114 втулки удерживает в осевом направлении чехол 186 на втулке 110 шарнира 100.

Как показано на фиг. 4 и 6 изобретения, шарнир 100 поворачивается на максимальный угол сочленения θ2. Максимальный угол сочленения θ2 определяется, в частности, размером и формой зажима 196 чехла, толщиной чехла 186, формой складок, когда чехол 186 сжат, и наружным диаметром OD2 упора 136 втулки 110. По сравнению с описанным выше известным чехлом 16 максимальный угол сочленения θ2 с чехлом 186 согласно изобретению больше максимального угла сочленения θ1 с известным чехлом 16.

Когда шарнир 100 повернут на максимальный угол сочленения θ2, контактная поверхность 219 упора 136 на промежуточном участке 116 втулки 110 непосредственно контактирует с по меньшей мере частью сепаратора 108 шарнира 100. Как показано на фиг. 4 и 6, когда шарнир 100 повернут на максимальный угол сочленения θ2, по меньшей мере часть контактной поверхности 219 упора 136 втулки 110 находится в прямом контакте с внутренним диаметром 220 отверстия самого наружного края 228 сепаратора 108. Таким образом, упор 136 втулки 110 предотвращает поворот шарнира 100 за максимальный угол сочленения θ2, исключая тем самым чрезмерное сжатие чехла 186 и увеличивая срок службы чехла и его надежность. Кроме того, когда шарнир 100 поворачивается на максимальный угол сочленения θ2, ступенчатый участок 137 создает дополнительное пространство, необходимое для того, чтобы промежуточный участок 198 чехла 186 не контактировал с втулкой 110, что также увеличивает срок службы чехла и его надежность.

Как показано на фиг. 4 и 6, когда шарнир 100 повернут на максимальный угол сочленения θ2, первая впадина 202 чехла 186 находится в контакте с третьей впадиной 218 чехла 186. Кроме того, когда шарнир 100 повернут на максимальный угол сочленения θ2, вторая впадина 210 расположена радиально снаружи от первой впадины 202 и третьей впадины 218 чехла 186.

На фиг. 7 и 8 показан шарнир по фиг. 3 – 6, втулка которого выполнена по-другому. Шарнир 100 по фиг. 7 – 8 является таким же шарниром, что и шарнир 100 по фиг. 3 – 6, за исключением следующего.

Как показано на фиг. 7 и 8, упор 250 на промежуточном участке 116 втулки 110 шарнира 100 выполнен по-другому. Так, упор 136, показанный на фиг. 3 – 6, заменен упором 250. Упор 250 отходит по меньшей мере от части промежуточного участка 116 втулки 110. Как показано на фиг. 7 и 8, упор 250 имеет в осевом направлении внутреннюю сторону 252 и наружную сторону 254. По меньшей мере, часть внутренней стороны 252 упора 250 контактирует с концом внутренней обоймы шарнира 100. Внутренняя сторона 252 упора 250 является по существу вертикальной.

Как показано на фиг. 7 и 8, наружная в осевом направлении сторона 254 упора 250 втулки 110 имеет по существу дугообразную форму с радиусом R1, который сопряжен с радиусом R2 внутренней поверхности 256 сепаратора 108. Когда шарнир 100 повернут на максимальный угол сочленения θ2, как показано на фиг. 8, по меньшей мере часть наружной стороны 254 упора 250 находится в контакте по меньшей мере с частью внутренней поверхности 256 сепаратора 108. Таким образом, когда наружная сторона 254 упора 250 контактирует с внутренней поверхностью 256 сепаратора 108, упор 250 предотвращает поворот шарнира 100 за максимальный угол сочленения θ2. Это способствует предотвращению чрезмерного сжатия чехла 186, увеличивая срок его службы и надежность чехла 186.

Ступенчатый участок 137 втулки 110 расположен рядом с упором 250 и снаружи в осевом направлении от втулки 110. Как показано на фиг. 7 и 8, конец наружной стороны 254 упора 250 переходит в ступенчатый участок 137 втулки 110.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 7 и 8, упор 250 имеет наружный диаметр OD5, который больше наружного диаметра OD1 внутреннего участка 112 втулки 110. Как показано на фиг. 7 и 8, наружный диаметр OD5 упора 250 больше наружного диаметра OD4 ступенчатого участка 137 и наибольшего наружного диаметра OD3 наружного участка 114 втулки 110. Кроме того, как показано на фиг. 7 и 8, наружный диаметр OD4 ступенчатого участка 137 втулки 110 меньше наибольшего наружного диаметра OD3 наружного участка 114 втулки 110, но больше наружного диаметра OD1 внутреннего участка 112 втулки 110. В данном варианте выполнения отношение наружного диаметра OD5 упора 250 к наружному диаметру OD4 ступенчатого участка 137 составляет приблизительно 1,1 – 1,3. Кроме того, отношение наружного диаметра OD5 упора 250 к наибольшему наружному диаметру OD3 наружного участка 114 втулки 110 составляет приблизительно 1,03 – 1,20.

Упор 250 втулки 110 закален или подвергнут термообработке для увеличения срока службы и надежности втулки 110. Например, упор 250 может быть закален или подвергнут термообработке с использованием одного или нескольких процессов цементации и/или индукционной закалки.

На фиг. 9 показан еще один вариант выполнения шарнира 100. Шарнир 100 по фиг. 9 является таким же шарниром, что и шарнир 100 по фиг. 3 – 6, за исключением следующего.

Чехол 300, показанный на фиг. 9, имеет первый конец 302, соединенный с наружной поверхностью 190 наружной обоймы 102 шарнира 100. Например, первый конец 302 может быть прикреплен к наружной поверхности наружной обоймы 102 с помощью зажима 304. В шарнире 100 не используется держатель чехла для соединения чехла 300 с наружной обоймой 102 шарнира 100. Вместо этого чехол 300 непосредственно соединен с наружной поверхностью 190 наружной обоймы 102 шарнира 100 без использования промежуточных конструкций.

Второй конец 306 чехла 300 соединен с наружной поверхностью 144 втулки 110, например, с помощью зажима 308.

Между первым и вторым концами 302 и 306 чехла 300 расположен промежуточный участок 310. Чехол 300 является непрерывным и сплошным от первого конца 302 через промежуточный участок 310 и до второго конца 306.

Промежуточный участок 310 чехла содержит по меньшей мере одну складку. Складка чехла содержит одну впадину и одну вершину. Как показано на фиг. 9, промежуточный участок 310 чехла 300 имеет первую складку и полускладку. Первая складка включает в себя первую проходящую радиально внутрь ветвь 312, которая соединена с первым концом 302 чехла 300. По меньшей мере часть первой ветви 312 контактирует с по существу вертикальной поверхностью 201 внутренней концевой части 222 наружной обоймы 102. Конец первой ветви 312, противоположный первому концу 302 чехла 300, переходит в первую впадину 314, с другой стороны которой от нее отходит первая проходящая радиально наружу ветвь 316. Первая проходящая радиально наружу ветвь 316 переходит в первую вершину 318.

Полускладка включает в себя вторую проходящую радиально внутрь ветвь 320, которая соединена с концом первой вершины 318 напротив первой ветви 316. Вторая проходящая радиально внутрь ветвь 320 переходит во вторую впадину 322, конец которой, противоположный второй ветви 320, соединен со вторым концом 306 чехла 300.

Как показано на фиг. 9, первая впадина 314 открыта по существу в радиальном направлении, а вторая впадина 322 открыта по существу в осевом направлении.

На фиг. 10 показан еще один вариант выполнения шарнира 100. Шарнир 100 по фиг. 10 является таким же шарниром, что и шарнир 100 по фиг. 3 – 6 и 9, за исключением следующего.

Как показано на фиг. 10, первый конец 402 чехла 400 соединен с наружной поверхностью 190 наружной обоймы 102 шарнира 100. Первый конец 402 чехла 400 может быть соединен с наружной поверхностью 190 наружной обоймы 102 шарнира 100 с помощью зажима 404. В описываемом шарнире 100 не используется держатель чехла для его соединения с наружной обоймой 102 шарнира 100. Вместо этого чехол 400 непосредственно соединен с наружной поверхностью 190 наружной обоймы 102 шарнира 100 без использования промежуточных конструкций.

Второй конец 406 чехла 400 соединен с наружной поверхностью 144 втулки 110. Второй конец 406 чехла 400 может быть соединен с наружной поверхностью 144 втулки 110 с помощью зажима 408.

Между первым и вторым концами 402 и 406 чехла 400 расположен промежуточный участок 410. Чехол 400 является непрерывным и сплошным от первого конца 402 через промежуточный участок 410 и до второго конца 406.

Промежуточный участок 410 чехла 400 включает в себя по меньшей мере одну складку, содержащую одну впадину и одну вершину. Как показано на фиг. 10, промежуточный участок 410 чехла 400 включает в себя первую складку, вторую складку, третью складку и полускладку. Первая складка включает в себя первую проходящую радиально внутрь ветвь 412, которая соединена с первым концом 402 чехла 400. По меньшей мере, часть этой первой ветви 412 находится в прямом контакте с по существу вертикальной поверхностью 201 концевой части 222 наружной обоймы 102. Конец первой ветви 412 напротив первого конца 402 чехла 400 переходит в первую впадину 414, с концом которой соединена первая проходящая радиально наружу ветвь 416. Первая проходящая радиально наружу ветвь 416 переходит в первую вершину 418.

Вторая складка включает в себя вторую проходящую радиально внутрь ветвь 420, которая соединена с концом первой вершины 418 напротив первой ветви 416. Вторая проходящая радиально внутрь ветвь 420 переходит во вторую впадину 422, с концом которой, противоположным второй ветви 420, соединена вторая проходящая радиально наружу ветвь 424. Вторая ветвь 424 переходит во вторую вершину 426.

Третья складка включает в себя третью проходящую радиально внутрь ветвь 428, которая соединена с концом второй вершины 426, расположенным напротив второй ветви 424. Третья проходящая радиально внутрь ветвь 428 переходит в третью впадину 430, с концом которой, противоположным третьей ветви 428, соединена третья проходящая радиально наружу ветвь 432. Третья проходящая радиально наружу ветвь 432 переходит в третью вершину 434.

Полускладка включает в себя четвертую проходящую радиально внутрь ветвь 436, которая соединена с концом третьей вершины 434, противоположным третьей проходящей радиально наружу ветви 432, и переходит в четвертую впадину 438. Конец четвертой впадины 438, противоположный четвертой ветви 436, соединен со вторым концом 406 чехла 400.

Как показано на фиг. 10, первая, вторая и третья впадины 414, 422 и 430 открыты по существу в радиальном направлении, а четвертая впадина 438 открыта по существу в осевом направлении.

Изобретение было описано со ссылками на предпочтительные варианты его осуществления, однако следует принять во внимание, что оно изобретение может быть реализовано иным образом без отклонения от его сущности или объема.

Изобретение относится к шарниру равных угловых скоростей с прямым креплением шестерни, в частности к высокоскоростному шарниру равных угловых скоростей с прямым креплением вала шестерни и чехлом для этого вала. Шарнир (100) такого узла содержит внутреннюю обойму (104), наружную обойму (102), множество шариков (106) и сепаратор (108). Внутренняя обойма (104) соединена по вращению с втулкой (110), имеющей внутренний в осевом направлении участок (112), промежуточный участок (116) и наружный в осевом направлении участок (114). От промежуточного участка (116) втулки (110) в окружном направлении отходит упор (136). По меньшей мере часть (136) упора контактирует с концом внутренней обоймы (104). Причем наружный диаметр упора (136) втулки определяет контактную поверхность, находящуюся в непосредственном контакте с по меньшей мере частью сепаратора (108), когда шарнир повернут на максимальный угол сочленения. Снаружи в осевом направлении от упора расположен ступенчатый участок (137). Вал (168) соединен по вращению с внутренней поверхностью полости, выполненной в наружном в осевом направлении участке втулки (110). Первый конец (188) чехла (186) соединен с наружной поверхностью наружной обоймы (102), а второй конец (194) чехла соединен с наружной поверхностью наружного в осевом направлении участка (114) втулки (110). Технический результат: создание шарнира равных скоростей обеспечивающим больший угол сочленения, обладающего большим сроком эксплуатации и требующего меньшие расходы при изготовлении. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Шарнирный узел, содержащий

шарнир, имеющий внутреннюю обойму, наружную обойму, множество шариков и сепаратор, расположенный между внутренней и наружной обоймами; при этом внутренняя обойма имеет внутреннюю и наружную поверхности, и на внутренней поверхности внутренней обоймы имеется множество расположенных по окружности шлицов, проходящих в осевом направлении вдоль по меньшей мере части этой внутренней поверхности;

втулку, имеющую в осевом направлении внутренний и наружный участки, между которыми расположен промежуточный участок; по меньшей мере часть внутреннего участка втулки имеет множество расположенных по окружности шлицов, проходящих в осевом направлении вдоль по меньшей мере части наружной поверхности внутреннего участка втулки, сопрягающихся со шлицами на внутренней поверхности внутренней обоймы, входя с ними в зацепление; по меньшей мере часть промежуточного участка втулки имеет упор, отходящий в окружном направлении от по меньшей мере части промежуточного участка втулки; по меньшей мере часть упора на промежуточном участке втулки находится в непосредственном контакте с концом внутренней обоймы, причем наружный диаметр упора втулки определяет контактную поверхность, находящуюся в непосредственном контакте с по меньшей мере частью сепаратора, когда шарнир повернут на максимальный угол сочленения, и

чехол, имеющий первый конец, второй конец и расположенный между ними промежуточный участок, при этом первый конец чехла соединен с наружной поверхностью наружной обоймы шарнира с помощью первого зажима, а второй конец чехла соединен с наружной поверхностью наружного участка втулки с помощью второго зажима.

2. Шарнирный узел по п. 1, в котором шарнир является шарниром равных угловых скоростей с прямым креплением шестерни.

3. Шарнирный узел по п. 1, в котором на промежуточном участке втулки рядом с упором расположен ступенчатый участок, отходящий от упора в осевом направлении и имеющий наружный диаметр, меньший наружного диаметра упора; наружный участок втулки имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность, ограничивающую полость; при этом наибольший наружный диаметр наружного в осевом направлении участка втулки больше наружного диаметра ступенчатого участка, но меньше наружного диаметра упора на промежуточном участке втулки; на внутренней поверхности полости в наружном участке втулки имеется множество расположенных по окружности шлицов, проходящих в осевом направлении: при этом соосно втулке и внутренней обойме шарнира расположен вал, наружная поверхность которого содержит множество расположенных по окружности и проходящих в осевом направлении шлицов, сопряженных с указанными шлицами на внутренней поверхности полости в наружном участке втулки.

4. Шарнирный узел по п. 1, в котором на наружной поверхности вала выполнена кольцевая канавка под стопорное кольцо, расположенная с внутренней в осевом направлении стороны от множества шлицов, имеющихся на наружной поверхности вала; на внутренней поверхности полости в наружном участке втулки также выполнена кольцевая канавка; а внутри указанных канавок расположено стопорное кольцо.

5. Шарнирный узел по п. 4, дополнительно содержащий гайку, имеющую первую и вторую внутренние поверхности; причем по меньшей мере часть первой внутренней поверхности гайки радиально перекрывает по меньшей мере часть наружного в осевом направлении участка втулки; на первой внутренней поверхности гайки выполнена кольцевая канавка под стопорное кольцо; на наружной поверхности наружного в осевом направлении участка втулки также выполнена кольцевая канавка под стопорное кольцо; а внутри указанных канавок расположено стопорное кольцо;

при этом на второй внутренней поверхности гайки выполнена резьба, а на наружной поверхности вала выполнена первая резьба, примыкающая к шлицам на этом валу с наружной в осевом направлении стороны от этих шлицов и входящая в зацепление с резьбой на второй внутренней поверхности гайки.

6. Шарнирный узел по п. 5, дополнительно содержащий стопорную гайку, примыкающую к указанной гайке с наружной от нее стороны в осевом направлении, при этом на внутренней поверхности стопорной гайки выполнена резьба, а на наружной поверхности вала выполнена вторая резьба, примыкающая к первой резьбе на этом валу с наружной в осевом направлении стороны от первой резьбы и входящая в зацепление с резьбой на внутренней поверхности стопорной гайки.

7. Шарнирный узел по п. 1, в котором отношение наружного диаметра упора к наружному диаметру ступенчатого участка втулки составляет приблизительно 1,1 – 1,3.

8. Шарнирный узел по п. 1, в котором отношение наружного диаметра упора к наибольшему наружному диаметру наружного участка втулки составляет приблизительно 1,03 – 1,20.

9. Шарнирный узел по п. 1, в котором упор на втулке термически обработан посредством цементации и/или индукционной закалки.

10. Шарнирный узел по п. 1, в котором на внутреннем в осевом направлении участке втулки выполнена кольцевая канавка под стопорное кольцо, проходящая через шлицы, имеющиеся на наружной поверхности этого внутреннего участка втулки; на внутренней поверхности внутренней обоймы также выполнена канавка под стопорное кольцо, проходящая через шлицы, имеющиеся на внутренней поверхности этого внутреннего участка втулки; а внутри указанных канавок расположено стопорное кольцо.

11. Шарнирный узел по п. 1, в котором чехол выполнен из термопластического материала, эластомерного материала и/или резинового материала.

12. Шарнирный узел по п. 1, в котором промежуточный участок чехла содержит последовательно расположенные в осевом направлении первую проходящую радиально внутрь ветвь чехла, первую впадину, первую проходящую радиально наружу ветвь чехла, первую вершину, вторую проходящую радиально внутрь ветвь чехла, вторую впадину, вторую проходящую радиально наружу ветвь чехла, вторую вершину, третью проходящую радиально внутрь ветвь чехла и третью впадину; при этом когда шарнир повернут на максимальный угол сочленения, первая впадина непосредственно контактирует с третьей впадиной, а вторая впадина расположена радиально снаружи от первой и третьей впадин.

13. Шарнирный узел по п. 1, в котором промежуточный участок чехла содержит последовательно расположенные в осевом направлении первую проходящую радиально внутрь ветвь чехла, первую впадину, первую проходящую радиально наружу ветвь чехла, первую вершину, вторую проходящую радиально внутрь ветвь чехла и вторую впадину,

при этом конец первой проходящей радиально внутрь ветви чехла, противоположный первой впадине, соединен с первым концом чехла, а конец второй впадины, противоположный второй проходящей радиально внутрь ветви чехла, соединен со вторым концом чехла.

14. Шарнирный узел по п. 1, в котором промежуточный участок чехла содержит последовательно расположенные в осевом направлении первую проходящую радиально внутрь ветвь чехла, первую впадину, первую проходящую радиально наружу ветвь чехла, первую вершину, вторую проходящую радиально внутрь ветвь чехла, вторую впадину, вторую проходящую радиально наружу ветвь чехла, вторую вершину, третью проходящую радиально внутрь ветвь чехла, третью впадину, четвертую проходящую радиально внутрь ветвь чехла и четвертую впадину;

при этом конец первой проходящей радиально внутрь ветви чехла, противоположный первой впадине, соединен с первым концом чехла, а конец четвертой впадины, противоположный четвертой проходящей радиально внутрь ветви чехла, соединен со вторым концом чехла.

15. Шарнирный узел по п. 1, в котором на внутреннем концевом участке наружной обоймы шарнира выполнена выемка, проходящая по окружности вдоль по меньшей мере части наружной поверхности этого внутреннего концевого участка; при этом по меньшей мере часть первого конца чехла расположена в указанной выемке для крепления чехла к наружной поверхности наружной обоймы шарнира.

16. Шарнирный узел по п. 1, в котором на наружной поверхности наружного в осевом направлении участка втулки выполнена выемка, проходящая по окружности вдоль по меньшей мере части указанной наружной поверхности наружного участка втулки; при этом по меньшей мере часть второго конца чехла расположена в указанной выемке для крепления чехла к наружной поверхности наружного участка втулки.

17. Шарнирный узел, содержащий

шарнир, имеющий внутреннюю обойму, наружную обойму, множество шариков и сепаратор, расположенный между внутренней и наружной обоймами; при этом внутренняя обойма имеет внутреннюю и наружную поверхности, и на внутренней поверхности внутренней обоймы имеется множество расположенных по окружности шлицов, проходящих в осевом направлении вдоль по меньшей мере части этой внутренней поверхности;

втулку, имеющую в осевом направлении внутренний и наружный участки, между которыми расположен промежуточный участок; по меньшей мере часть внутреннего участка втулки имеет множество расположенных по окружности шлицов, проходящих в осевом направлении вдоль по меньшей мере части наружной поверхности внутреннего участка втулки, сопрягающихся со шлицами на внутренней поверхности внутренней обоймы, входя с ними в зацепление; по меньшей мере часть промежуточного участка втулки имеет упор, отходящий в окружном направлении от по меньшей мере части промежуточного участка втулки и имеющий наружную и внутреннюю в осевом направлении стороны, причем внутренняя в осевом направлении сторона упора является, по существу, вертикальной, и ее часть находится в непосредственном контакте с концом внутренней обоймы, а наружная в осевом направлении сторона упора имеет, по существу, дугообразную форму радиусом R1, сопряженным с радиусом R2 внутренней поверхности сепаратора шарнира; и

чехол, имеющий первый конец, второй конец и расположенный между ними промежуточный участок, при этом первый конец чехла соединен с наружной поверхностью наружной обоймы шарнира с помощью первого зажима, а второй конец чехла соединен с наружной поверхностью наружного участка втулки с помощью второго зажима.

18. Шарнирный узел по п. 17, в котором наружная сторона упора находится в непосредственном контакте с по меньшей мере частью внутренней поверхности сепаратора, когда шарнир повернут на максимальный угол сочленения.