УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИКРЕПЛЕНИЯ БАЛАНСИРОВОЧНЫХ ГРУЗИКОВ К ВАЛУ Российский патент 2019 года по МПК F16F15/32 

Область техники

Изобретение относится к устройству для прикрепления балансировочных грузиков к внутренней поверхности вала. Более конкретно, изобретение относится к улучшенному устройству для прикрепления балансировочных грузиков к внутренней поверхности вала, используемому в узле приводного вала.

Предшествующий уровень техники

Узлы трансмиссий автомобилей обычно содержат трубчатый приводной вал и одну или более осей. Балансировка приводного вала помогает улучшить общие характеристики узла приводного вала. Несбалансированный приводной вал может порождать вибрации и шум в узле трансмиссии. Уменьшение или исключение чрезмерных вибраций и шума в приводном валу вносит вклад в увеличение срока службы компонентов приводного вала и узла трансмиссии.

Предпочтительно, чтобы приводные валы изготавливали из труб, форма которых представляет собой полностью круговой цилиндр с равномерной толщиной стенки по всей длине. Труба идеальной формы для приводного вала будет точно сбалансирована для вращения и при использовании не будет порождать никакого нежелательного шума или вибрации. Тем не менее, стоимость приводного вала, выполненного из материалов с равномерной толщиной стенки, часто является слишком высокой. Для контроля общей стоимости приводных валов могут быть использованы материалы меньшей стоимости; тем не менее, использование таких материалов часто приводит к излишним изменениям толщины стенки и т.п. Это изменение создает различие в массе в радиальном направлении по приводному валу, что приводит к чрезмерному статическому дисбалансу. Когда такой приводной вал встраивают в узел трансмиссии, статический дисбаланс приводит к чрезмерному динамическому дисбалансу узла.

Для предотвращения таких дисбалансов из-за создания нежелательного шума или вибрации часто используют балансировочные грузики с целью противодействия таким дисбалансам. Размеры балансировочных грузиков выбирают так, чтобы прикрепить их к выбранным частям трубы приводного вала с целью балансировки вращения при использовании.

Существует потребность в устройстве и способе балансировки приводных валов до использования валов в других узлах трансмиссиях, что уменьшает статический дисбаланс вала и, следовательно, уменьшает исходный динамический дисбаланс узла приводного вала.

Раскрытие изобретения

Устройство для балансировки вала для вставления в вал содержит, в общем, плоскую цилиндрическую ленту, имеющую внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность и набор из двух мест смятия. Внешний диаметр ленты незначительно меньше внутреннего диаметра вала, в который вставлена указанная лента. Балансировочный грузик прикреплен к внешней поверхности ленты между двумя местами смятия. Места смятия выступают по радиусу внутрь от внутренней поверхности ленты и могут быть пластически деформированы по радиусу наружу, при этом два контактирующих конца ленты создают пружинящую силу, которая удерживает балансировочный грузик у внутренней поверхности вала. Лента содержит изогнутую соединительную часть между двумя местами смятия с радиусом кривизны, который незначительно меньше радиуса кривизны вала. Радиус кривизны балансировочного грузика незначительно больше радиуса кривизны изогнутой соединительной части и незначительно меньше радиуса кривизны вала.

В общем плоская, цилиндрическая лента может быть образована путем сворачивания, в общем, прямоугольной плоской ленты в цилиндр, диаметр которого меньше диаметра несбалансированного вала. В общем плоскую, цилиндрическую ленту размещают внутри вала и далее ослабляют, позволяя внешней поверхности ленты контактировать с внутренней поверхностью вала. Далее места смятия деформируют в радиальном направлении наружу, обеспечивая наличие пружинящей силы для удержания балансировочного грузика на месте в валу.

Краткое описание чертежей

Упомянутые выше и другие преимущества изобретения будут ясны специалистам в рассматриваемой области после изучения последующего подробного описания, приведенного вместе с чертежами.

На фиг. 1 показано устройство для балансировки вала в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг. 2 – устройство для балансировки вала на фиг. 1, вид сбоку;

на фиг. 3 – устройство для балансировки вала в цилиндрической конфигурации в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг. 4 – устройство для балансировки вала на фиг. 3, вид сверху;

на фиг. 5 – несколько устройств для балансировки вала, расположенных внутри вала в соответствии с изобретением, вид в перспективе;

на фиг. 6 – устройство для балансировки вала на фиг. 3, расположенное внутри вала в соответствии с вариантом осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг. 7 – устройство для балансировки вала на фиг. 3, расположенное внутри вала, при этом подробно показаны места смятия и балансировочный грузик, вид сбоку; и

на фиг. 8 – устройство для балансировки вала на фиг. 3, расположенное внутри вала, при этом показано состояние после деформации мест смятия, вид сверху.

Варианты осуществления изобретения

Следует понимать, что изобретение может предполагать разные альтернативные ориентации и последовательности этапов, если явно не указано обратное. Также следует понимать, что конкретные устройства и процессы, показанные на чертежах и описанные в последующем описании, являются простыми примерами вариантов осуществления идей изобретения, которые определены в формуле изобретения. Следовательно, конкретные размеры, направления или другие физические характеристики, касающиеся описанных вариантов осуществления изобретения, не нужно рассматривать как ограничения изобретения, если в формуле изобретения явно не указано обратное.

Изобретение относится к устройству для прикрепления балансировочных грузиков к внутренней поверхности вала.

Как показано на фиг. 1, 2, устройство 10 для балансировки вала содержит балансировочный грузик 12, прикрепленный к ленте 14. Лента 14, в общем, является плоской лентой, выполненной из пластически деформируемого материала, но не ограничиваясь этим, из пружинной стали. Размеры ленты 14 могут быть выбраны так, чтобы подходить для конкретного применения, чтобы лента 14 могла быть вставлена в вал. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 1, 2, лента 14, в общем, имеет прямоугольную форму с шириной 14а, длиной 14b и толщиной 14с. Толщина 14с ленты 14 равномерна по всей ленте 14. Предпочтительно, чтобы толщина 14с была сравнительно малой по сравнению с толщиной несбалансированного вала, в который вставляют ленту 14. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения лента 14 имеет длину, равную 20,5 дюймов (52,1 см), ширину, равную 1 дюйм (2,54 см), и толщину, равную 0,015 дюйма (0,038 см).

Как показано на фиг. 1 – 3, лента 14 содержит внутреннюю поверхность 14d и внешнюю поверхность 14е. Балансировочный грузик 12 прикреплен к внешней поверхности 14е ленты 14. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения балансировочный грузик 12 приварен к внешней поверхности 14е ленты 14. В других вариантах осуществления изобретения балансировочный грузик 12 может быть прикреплен с использованием механических средств, например, с использованием крепежа или опор, или может быть прикреплен с использованием клеящего вещества. Балансировочный грузик 12 может иметь любой предварительно определенные вес и размер, как требуется в конкретном применении. Балансировочный грузик 12 может быть выполнен из любого известного материала, подходящего для конкретного применения, но не ограничиваясь этим, из металлов высокой плотности, в том числе из стали, латуни или меди и алюминия или пластмассы. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения балансировочный грузик 12, по существу, имеет квадратную форму и содержит внутреннюю поверхность 12а и внешнюю поверхность 12b. Балансировочный грузик 12 приварен к ленте 14 так, что внешняя поверхность 14е ленты 14 контактирует с внутренней поверхностью 12а балансировочного грузика 12. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения ширина и/или длина балансировочного грузика больше ширины ленты 14, так что балансировочный грузик 12 продолжается за пределы ширины 14а ленты 14, как показано на фиг. 1, 2. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения толщина 12с балансировочного грузика 12 больше толщины 14с ленты 14.

Как показано на фиг. 1 – 3, внутренняя поверхность 12a балансировочного грузика 12 имеет вогнутую поверхность. Радиус кривизны вогнутой внутренней поверхности 12а, таков, что, когда ленту 14 сворачивают для образования цилиндра и размещают внутри вала, радиус кривизны балансировочного грузика 12 незначительно меньше радиуса кривизны вала, что позволяет внешней поверхности 12b балансировочного грузика 12 контактировать с внутренней поверхностью вала.

Как показано на фиг. 1, 2, лента 14 содержит набор из двух мест 16а, 16b смятия, выполненных на ленте 14 и выступающих вверх от внутренней поверхности 14d ленты 14. Места 16а, 16b смятия так расположены вдоль ленты 14, что балансировочный грузик 12 прикреплен к ленте 14 между местами 16а, 16b смятия. Места 16а, 16b смятия могут иметь любые форму или размер, которые нужны в конкретном применении, чтобы обеспечивать поверхность, которая может быть деформирована при приложении к ней силы, и при деформации увеличивается «эффективная длина» ленты 14 до значения, которое больше фактической длины 14b. Понятие «эффективная длина» указывает на длину ленты 14 в развернутом состоянии при деформированных местах 16а, 16b смятия. Например, в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения длина ленты 14 составляет 20,5 дюймов (52,1 см), как показано на фиг. 1, 2. Когда места 16а, 16b смятия деформированы, «эффективная длина» ленты 14 больше 20,5 дюймов (52,1 см), при этом концы 14f и 14g ленты 14 контактируют друг с другом и, таким образом, толкают внешнюю поверхность 14е ленты в радиальном направлении наружу относительно внутренней поверхности вала 20, как показано на фиг. 8. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения места 16а, 16b смятия являются вершинами, показанным на фиг. 1, 2.

Часть ленты 14 между местами 16а, 16b смятия является изогнутой соединительной частью 18. Кривизна соединительной части 18 соответствует кривизне внутренней поверхности 12а балансировочного грузика 12. Изогнутая соединительная часть 18 имеет внутреннюю поверхность 18а, внешнюю поверхность 18b и имеет длину 18с, как показано на фиг. 1, 2.

Как показано на фиг. 1 – 4, в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения лента 14 содержит единственный балансировочный грузик 12, прикрепленный к ленте 14. В определенных вариантах осуществления изобретения к ленте 14 может быть добавлено более одного балансировочного грузика 12 для противодействия дисбалансам в валу. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения дополнительные балансировочные грузики 12 могут быть добавлены к изогнутой соединительной части 18 между местами 16а, 16b смятия. Длина 18с изогнутой соединительной части 18 больше общей длины балансировочных грузиков 12.

Как показано на фиг. 1, лента 14 имеет два конца 14f, 14g. Лента 4 может быть так свернута, что концы 14f, 14g встречаются, создавая, в общем, цилиндрическую форму, как показано на фиг. 3, 4. Лента 14 в цилиндрической форме имеет максимальный диаметр 14h. Изогнутая соединительная часть 18 обеспечивает ленте 14 второй диаметр 14i, как показано на фиг. 4. Разница между максимальным диаметром 14h и вторым диаметром 14i равна толщине 12с балансировочного грузика 12.

Когда лента 14 свернута так, что концы 14f, 14g ленты 14 накладываются друг на друга, лента 14 образует цилиндрической форму, такую, что максимальный внешний диаметр 14h ленты 14 меньше внутреннего диаметра вала 20, внутрь которого лента 14 должна быть вставлена.

Вал 20 содержит внутреннюю поверхность 20а и внешнюю поверхность 120b. Для вставления ленты 14 в вал 20, ленту 14 сворачивают с целью образования, в общем, цилиндрической формы с максимальным внешним диаметром 14h, который меньше диаметра внутренней поверхности 20а вала 20, и далее вставляют в вал 20. Лента 14 может быть расположена внутри вала 20 в любом положении, которое нужно для противодействия дисбалансам в валу 20. Как показано на фиг. 5, для балансировки вала 20 внутри вала 20 может быть расположено более одной ленты 14. Когда лента 14 вставлена в вал 20, лента 20 может быть ослаблена, что позволяет внешней поверхности 14е ленты 14 контактировать с внутренней поверхностью 20а вала 20, как показано на фиг. 6. Когда лента 14 ослаблена, концы 14f, 14g выравниваются друг относительно друга и между концами 14f, 14g может существовать небольшой зазор.

Для обеспечения более надежного соединения между балансировочным грузиком 12 и внутренней поверхностью 20а вала 20, места 16а, 16b смятия могут быть пластически деформированы с помощью прикладывания силы, направленной вниз, по направлению к внутренней поверхности 20а вала 20, удлиняя ленту 14. До приложения силы к местам 16а, 16b смятия, между внешней поверхностью 12b балансировочного грузика 12 и внутренней поверхностью 20 вала 20 может существовать зазор, как показано на фиг. 6. Благодаря прикладыванию силы к местам 16а, 16b смятия, на внутренней поверхности 20а вала 20 создается максимальная направленная наружу пружинящая сила, толкающая внешнюю поверхность 12b балансировочного грузика 12 до контакта c внутренней поверхностью 20а вала 20, как показано на фиг. 7, 8. В ходе деформации концы 14f, 14g ленты 14 встречаются. Пружинящей силы, удерживающей балансировочный грузик 12 на месте, при небольших нагрузках и скоростях достаточно для удержания балансировочного грузика 12 у внутренней поверхности 20а вала 20. На фиг. 7 показан инструмент 17 для прикладывания силы к местам 16а, 16b смятия для создания максимальной направленной наружу пружинящей силы.

Тем не менее, при высоких нагрузках и скоростях пружинящей силы, созданной деформацией мест 16а, 16b смятия, может быть недостаточно для удержания балансировочного грузика 12 на месте у внутренней поверхности 20а вала 20 и могут потребоваться дополнительные средства крепления. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения ленту 14 дополнительно прикрепляют к внутренней поверхности 20а вала 20 с использованием клеящего вещества. Клеящее вещество наносят на внешнюю поверхность 14е ленты 14 до расположения ленты в валу 20. Клеящий материал может быть любым требуемым клеящим материалом, в том числе эпоксидными смолами. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения лента 14 может быть дополнительно прикреплена к внутренней поверхности 20а вала 20 с помощью механических средств, в том числе, помимо прочего, с помощью опор. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения после вставления ленты 14 в вал 20, на вал 20 и ленту 14 может быть нанесено покрытие для уплотнения и приклеивания ленты 14 к внутренней поверхности 20а вала 20. Покрытие может быть, помимо прочего, распыленным материалом с ультрафиолетовым отверждением.

Как показано на фиг. 5, дополнительные ленты 14 могут быть вставлены в вал 20 и расположены так, чтобы противодействовать дисбалансу вала 20. Как описано ранее, в определенных вариантах осуществления изобретения лента 14 также может содержать более одного балансировочного грузика 12, и она может быть расположена в валу 20 для противодействия дисбалансу вала 20, в зависимости от конкретного применения.

В соответствии с положениями о патентах, изобретение описано в виде предпочтительных вариантов его осуществления. Тем не менее, следует отметить, что изобретение может быть реализовано на практике с отличием от пояснения и раскрытия, без выхода за пределы идеи и объема изобретения.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Устройство для балансировки вала содержит плоскую цилиндрическую ленту. Лента содержит внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность и два места смятия. Внешний диаметр ленты незначительно меньше внутреннего диаметра вала. Балансировочный грузик прикреплен к внешней поверхности ленты между двумя местами смятия. Места смятия выступают в радиальном направлении внутрь от внутренней поверхности ленты и выполнены с возможностью пластического деформирования наружу. Способ прикрепления балансировочных грузиков к валу включает в себя сжатие ленты. Узел сбалансированного вала содержит вал и устройство для балансировки вала. Устройство для балансировки вала размещено внутри вала. Достигается уменьшение статического дисбаланса. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для балансировки вала, включающее в себя:

в общем, плоскую цилиндрическую ленту, имеющую внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность и набор из двух мест смятия, при этом внешний диаметр указанной ленты незначительно меньше внутреннего диаметра вала;

балансировочный грузик, прикрепленный к внешней поверхности ленты между указанными двумя местами смятия; и

при этом места смятия выступают в радиальном направлении внутрь от внутренней поверхности ленты и выполнены с возможностью пластического деформирования наружу.

2. Устройство для балансировки вала по п. 1, в котором лента дополнительно содержит изогнутую соединительную часть, расположенную между набором из двух мест смятия.

3. Устройство для балансировки вала по п. 2, в котором балансировочный грузик имеет изогнутую внутреннюю поверхность и изогнутую внешнюю поверхность с радиусом кривизны, который меньше радиуса кривизны вала.

4. Устройство для балансировки вала по п. 1, в котором лента выполнена из пружинной стали.

5. Устройство для балансировки вала по п. 1, в котором балансировочный грузик выполнен из стали.

6. Устройство для балансировки вала по п. 1, в котором толщина ленты меньше толщины балансировочного грузика.

7. Устройство для балансировки вала по п. 1, в котором балансировочный грузик прикреплен к внешней поверхности ленты сваркой.

8. Устройство для балансировки вала по п. 1, в котором вал является частью узла приводного вала.

9. Устройство для балансировки вала по п. 1, дополнительно содержащее по меньшей мере один дополнительный балансировочный грузик, прикрепленный к внешней поверхности ленты на изогнутой соединительной части между местами смятия.

10. Способ прикрепления балансировочных грузиков к валу, включающий в себя этапы, на которых:

сжимают, в общем, плоскую цилиндрическую ленту, которая имеет по меньшей мере один набор из двух деформируемых мест смятия, выступающих в радиальном направлении внутрь ленты, и, по меньшей мере один балансировочный грузик, прикрепленный к внешней поверхности ленты между набором мест смятия, при этом максимальный внешний диаметр ленты меньше внутреннего диаметра вала;

вставляют ленту внутрь вала;

ослабляют ленту; и

деформируют места смятия радиально наружу по направлению к внутреннему диаметру вала, тем самым создавая максимальную направленную наружу пружинящую силу.

11. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя этап, на котором ленту механически прикрепляют к валу.

12. Способ по п. 11, в котором этап механического прикрепления включает в себя подпирание ленты опорами к валу.

13. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя этап, на котором наносят клеящее вещество на внешнюю поверхность ленты до вставления ленты в вал.

14. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя этап, на котором наносят покрытие на ленту и вал.

15. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя этап, на котором формируют, в общем, плоскую цилиндрическую ленту посредством прикрепления, по меньшей мере, одного балансировочного грузика к внешней поверхности, в общем, плоской прямоугольной ленты, содержащей два конца, между набором из двух мест смятия и сворачивания ленты концами друг к другу с целью образования, в общем, плоской цилиндрической ленты.

16. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя этап, на котором вставляют в вал более одной ленты.

17. Узел сбалансированного вала, содержащий вал и устройство для балансировки вала, включающий в себя:

в общем, плоскую цилиндрическую ленту, имеющую внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность и набор из двух мест смятия, при этом внешний диаметр указанной ленты незначительно меньше внутреннего диаметра вала;

балансировочный грузик, прикрепленный к внешней поверхности ленты между двумя местами смятия;

при этом места смятия выступают в радиальном направлении внутрь от внутренней поверхности ленты и выполнены с возможностью пластического деформирования наружу; и

при этом устройство для балансировки вала размещено внутри вала.