СКОЛЬЗЯЩИЙ ШАРНИРНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ КАРДАННОГО ВАЛА Российский патент 2022 года по МПК B60K17/22 F16D3/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к скользящим шарнирам, используемым для передачи крутящего момента или вращающей силы между перемещающимися в осевом направлении компонентами карданных валов.

В частности, настоящее изобретение относится к скользящим шарнирам с усовершенствованной каркасной конструкцией, позволяющей удерживать элементы скольжения вместе.

Предшествующий уровень техники

В транспортных средствах средства трансмиссии применяются для передачи вращающей силы от двигателя или узлов трансмиссий для вращения одного или более колес. Карданные валы являются широко используемым приводным механизмом, и некоторые модели оснащены перемещающимися в осевом направлении компонентами. Перемещающиеся в осевом направлении компоненты содержат короткую вилку и трубную гильзу в сочетании со скользящим шарниром.

В патентной публикации US7018299 раскрыта трубная гильза с первым и вторым компонентами для одновременного вращательного движения и относительного осевого перемещения. Первый компонент определяет продольную ось и имеет первое углубление, обеспеченное внешней поверхностью, проходящей параллельно к указанной оси. Второй компонент определяет продольную ось и содержит внутреннюю часть и второе углубление, параллельное оси. Множество шариков расположено между первым и вторым углублениями для соединения первого и второго компонентов для совместного вращательного движения и относительного осевого движения. Между первым и вторым компонентами проходит спиралевидный каркас, который удерживает указанные шарики на расстоянии друг от друга.

В патентной публикации US6761503 в цилиндрической части корпуса предусмотрен каркас. Каркас выполнен вокруг цилиндрической части корпуса. Каркас предназначен для удержания шариков в фиксированном положении относительно друг друга и для ограничения хода шариков в удлиненных канавках в охватываемой части. Охватываемая часть, шарики и каркас, поддерживаемые охватываемой частью, вставляются в охватывающую шлицевую часть таким образом, чтобы шарики в каждой из удлиненных канавок в охватываемой части располагались между двумя соседними удлиненными стержнями.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является обеспечение легкого производства скользящих шарниров, обеспечивающих ограниченное количество осевых перемещений, для системы карданного вала.

Для достижения вышеуказанной цели настоящее изобретение содержит короткую вилку с несколькими каналами в направлении удлинения; трубную гильзу с углублением, совмещенным с соответствующим каналом, которая телескопически сопряжена с короткой вилкой. Предпочтительный вариант осуществления изобретения содержит множество роликов, расположенных на расстоянии друг от друга c обеспечением осевого перемещения между каналом и соответствующим углублением для передачи крутящего момента, и каркас, проходящий между роликами для закрепления их вместе. Ролик имеет возможность свободно перемещаться с одной стороны по каналу, а с другой – по соответствующей канавке, передавать крутящий момент с одной стороны на другую, зацепляя противоположные боковые края короткой вилки с каналом и углублением соответственно. Силы, прилагаемые к короткой вилке или трубной гильзе в направлении удлинения, компенсируются телескопическим движением, образующимся при движении ролика в канале и углублении. Канал и углубления распределены с равномерными интервалами по окружности на короткой вилке и трубной гильзе, соответственно.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения каркас содержит несущую пластину с несущим отверстием, в котором расположены ролики. Несущая пластина обеспечивает возможность установки на каркасе множества роликов. В предпочтительном варианте осуществления несущее отверстие может быть в форме выреза, а также в других возможных вариантах осуществления в иной форме, причем для каждого ролика предусмотрена изогнутая или иная траектория, или же область вокруг ролика может быть ограничена.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения несущая пластина имеет плоскую форму и проходит под углом к другой несущей пластине, окруженной короткой вилкой, в непосредственной близости к соответствующей несущей пластине. Несущая пластина легко помещается в небольшое пространство между трубной гильзой и короткой вилкой и обеспечивает компактную конструкцию благодаря своей плоской форме. Несущая пластина вместе с расположенной под углом соседней несущей пластиной по меньшей мере частично окружает короткую вилку. В предпочтительном варианте осуществления расположенные под углом соседние несущие пластины вместе образуют замкнутую геометрию. Эта геометрия соответствует внешней поверхности короткой вилки.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения содержит краевую пластину, проходящую под углом между двумя несущими пластинами и соединяющую несущие пластины с противоположных сторон. Краевая пластина соединяет соседние несущие пластины, несущие ролики друг на друге, способствуя образованию кольцеобразной формы.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения содержит несущее отверстие, опорный выступ которого вращает ролик на противоположных концах. Ушки удерживают ролик, например, за противоположные края, для соединения с вращением на несущей пластине по оси, через которую проходят ушки.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения опорный выступ является составной частью несущей пластины. В данном случае опорный выступ получают без проведения ряда дополнительных операций на несущей пластине, например, сверления и резки.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения ролики имеют форму цилиндров, проходящих поперечно друг за другом. Цилиндрическая форма не только обеспечивает поверхность захвата, способствующую передаче крутящего момента по боковым краям, но и способствует осевому скользящему перемещению взаимосвязанных короткой вилки и трубной гильзы. В альтернативном варианте возможно использование роликов в конической, бочкообразной или другой форме, которые являются перпендикулярными осевому направлению и поперечно удлиненными. В предпочтительном варианте осуществления цилиндрические формы имеют схожую геометрию и ось вращения в одной плоскости. В данном случае все ролики выполнены с возможностью перемещения между короткой вилкой и трубной гильзой в их лицевых частях во время эксплуатации.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения диаметр ролика, по существу, равен расстоянию между углублением и каналом, в котором расположен ролик. Таким образом, когда несущая пластина расположена между короткой вилкой и трубной гильзой, каждый ролик проходит через зазор между соответствующим углублением и каналом, что обеспечивает эффективную передачу крутящего момента.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения каркас имеет форму плоской манжеты. В данном случае он занимает меньше места и увеличивает сопротивление в направлении передачи крутящего момента.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлено частичное поперечное сечение изображения карданного вала с использованием иллюстративного варианта осуществления скользящего шарнирного узла согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 представлено изображение в разрезе по линии AB карданного вала, показанного на фиг. 1.

На фиг. 3 представлено изображение иллюстративного варианта осуществления скользящего шарнирного узла согласно настоящему изобретению.

На фиш. 4 представлен вид сбоку скользящего шарнирного узла, показанного на фиг. 3.

На фиг. 5 представлено изображение сверху в перспективе скользящего шарнирного узла, показанного на фиг. 3.

Подробное описание изобретения

В данном подробном описании предложенный объект изобретения описан со ссылкой на примеры без ограничений и исключительно в целях лучшего описания объекта изобретения.

На фиг. 1 показан вид спереди скользящего шарнира карданного вала согласно настоящему изобретению с частичным поперечным сечением. Карданный вал транспортного средства передает вращающую силу от двигателя или узла трансмиссии (не показан) на ведущие колеса. В документе US7018299B2, включенном в данное описание посредством ссылки, схематично изображен узел трансмиссии по типу, указанному на фиг. 1.

Короткая вилка (1) имеет вилку U-образной формы на одном конце и короткий вал на другом конце, который обеспечивает противоположное удлинение (6). Короткая вилка (1) изготовлена полностью из цельного металлического материала. Цилиндрическое удлинение (6) короткой вилки (1) зацепляется в осевом направлении с зазором трубной гильзы (2). Конструкции удлиненных каналов (3) образованы последовательно по окружности на удлинении (6). Углубления (4) образованы в соответствии с каналами (3) втулки (7), которая находится в удлинении (6) трубной гильзы (2). Значения длины втулки (7) и удлинения приблизительно равны. Внутренний диаметр втулки (7) больше внешнего диаметра удлинения (6), что обеспечивает зазор между ними. Дистальный конец втулки (7) образует трубную часть (5) путем конического расширения. Как показано на фиг. 2, между короткой вилкой (1) и трубной гильзой (2) предусмотрен скользящий шарнир (10). Скользящий шарнир (10) содержит каркас (12) диагональной кольцевой формы, а множество роликов (14) расположено последовательно внутри каркаса (12).

На фиг. 3 показан вид спереди скользящего шарнира (10). Ролики (14) имеют цилиндрическую форму и одинаковый размер. Верхняя часть (141) и нижняя часть (142) выровнены в одной плоскости со вторым роликом (15) вдоль боковой ширины каждого цилиндрического ролика (14). В боковой части каркас (12) имеет структуру шестигранной призмы, которая состоит из несущих пластин (122), соединенных между собой несущими пластинами (122). Как показано на фиг. 4, каждая несущая пластина (122) имеет прямоугольную ленточную конструкцию. На передней поверхности несущей пластины (122) выполнены несущие отверстия (124) в виде выреза, каждое из которых прикреплено к боковому концу ролика (14). Несущее отверстие (124) имеет форму прямоугольных прорезей, охватывающих ролик (14). Ролик (14) вращается со стороны коротких сторон несущего отверстия (124) несущей пластины (122) с парой противоположных опорных выступов (126), проходящих через поперечные круглые части (144). Опорные выступы (126) выходят из части несущей пластины (122), обращенной к несущему отверстию (124), в форме короткого выступа по направлению к углублению в боковой части (143). Таким образом, ролик (14) свободно вращается по оси вращения от противоположных опорных выступов (126). Параллельные идентичные цилиндрические ролики (14), расположенные на расстоянии друг от друга, установлены в соответствующих несущих отверстиях (124) с помощью опорных выступов (126) в боковой части (143) от центра окружности. Как показано на фиг. 3, расстояние между верхней частью (141) и несущей пластиной (122), а также расстояние между нижней частью (142) и несущей пластиной (122) равны друг другу. Ушки (123), выступающие вверх попарно вдоль длинных краев несущего отверстия (124), затрудняют выход ролика (14) из несущего отверстия (124) резкими движениями.

Скользящие шарниры (10), показанные в перспективе на фиг. 3, показаны с отверстиями (128), размещенными в продольном направлении в краевых пластинах (121), которые соединяют несущие пластины (122), которые предпочтительно расположены под углом друг к другу, как плоский мост. Отверстия (128) обеспечивают освобождение каркаса (12) за счет его разгрузки. Поскольку каждая несущая пластина (122) соединена со смежными несущими пластинами (122) вдоль своих длинных краев с краевой пластиной (121), в качестве краевой пластины (121) используется идентичное количество краевых пластин (121). Каркас (12) может быть получен путем формирования цилиндрического кольцевого элемента в угловой форме с помощью пластического формирования с образованием несущих пластин (122) и краевых пластин (121) посредством литья по форме, или же он может быть также получен путем закрепления плоских полос одинаковой длины вдоль длинных краев с помощью сварки или других методов соединения.

В каждой несущей пластине (122) верхняя часть (141) и нижняя часть (142) зафиксированы в зазоре (пространстве) между соответствующим каналом (3) или углублением (4) ролика (14), и скользящий шарнир (10) приобретает способность передачи крутящего момента между короткой вилкой (1) и трубной гильзой (2). Таким образом, при соединении карданного вала с двигателем или узлом трансмиссии, боковой ряд роликов (14) перемещается по каналу (3) и углублению (4) в направлении перемещения трубной гильзы (2) по коаксиальной оси с короткой вилкой (1) относительно друг друга или в противоположном направлении, обеспечивая телескопическое перемещение короткой вилки (1) и трубной гильзы (2) в удлиненном и укороченном положении. В то же время, во время зацепления, ролик (14), независимо от его положения на канале (3) и углублении (4), позволяет передавать крутящий момент, наклоняясь от боковой части (143) к соответствующему каналу (3) и углублению (4).

Ссылочные обозначения

1 Коротка вилка 2 Трубная гильза 3 Канал 4 Углубление 5 Трубная часть 6 Удлинение 7 Втулка 10 Скользящий шарнир 12 Каркас 121 Краевая пластина 122 Несущая пластина 123 Ушко 124 Несущее отверстие 126 Опорный выступ 127 Опорный мост 128 Прорезь 14 Ролик 141 Верхняя часть 142 Нижняя часть 143 Боковая часть 144 Поперечная боковая часть 146 Несущая дорожка качения 15 Второй ролик

Изобретение относится к скользящим шарнирам, используемым для передачи крутящего момента или вращающей силы между перемещающимися в осевом направлении компонентами карданных валов. Шарнирный узел для карданного вала содержит короткую вилку (1) с несколькими каналами (3) в направлении удлинения; трубную гильзу (2) с углублением (4), совмещенным с соответствующим каналом (3), которая телескопически сопряжена с короткой вилкой (1), при этом множество роликов (14) расположены на расстоянии друг от друга с обеспечением осевого перемещения между каналом (3) и соответствующим углублением (4) для передачи крутящего момента; и каркас (12), проходящий между роликами (14) для закрепления их вместе, содержащий несущие пластины. Краевая пластина проходит под углом между двумя несущими пластинами и соединяет несущие пластины с противоположных сторон. Технический результат - обеспечение легкого производства скользящих шарниров, обеспечивающих ограниченное количество осевых перемещений, для системы карданного вала. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Шарнирный узел для карданного вала, содержащий короткую вилку (1) с несколькими каналами (3) в направлении удлинения; трубную гильзу (2) с углублением (4), совмещенным с соответствующим каналом (3), которая телескопически сопряжена с короткой вилкой (1), при этом множество роликов (14) расположены на расстоянии друг от друга с обеспечением осевого перемещения между каналом (3) и соответствующим углублением (4) для передачи крутящего момента; и каркас (12), проходящий между роликами (14) для закрепления их вместе, содержащий несущие пластины (122),

отличающийся тем, что краевая пластина (121) проходит под углом между двумя несущими пластинами (122) и соединяет несущие пластины (122) с противоположных сторон.

2. Шарнирный узел по п. 1, отличающийся тем, что несущая пластина (122) имеет несущее отверстие (124), в котором размещены ролики (14).

3. Шарнирный узел по п. 2, отличающийся тем, что несущая пластина (122) имеет плоскую форму и проходит под углом с другой несущей пластиной (122), окруженной короткой вилкой (1) в непосредственной близости от соответствующей несущей пластины (122).

4. Шарнирный узел по пп. 2, 3, отличающийся тем, что несущее отверстие (124) содержит опорный выступ (126) для вращения ролика (14) на противоположных концах.

5. Шарнирный узел по п. 4, отличающийся тем, что опорный выступ (126) является составной частью несущей пластины (122).

6. Шарнирный узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что ролики (14) выполнены в виде цилиндров, проходящих в поперечном направлении один за другим.

7. Шарнирный узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что диаметр ролика (14) по существу равен расстоянию между углублением (4) и каналом (3), в котором расположен ролик.

8. Шарнирный узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каркас (12) имеет форму плоской манжеты.