ШЛИЦЕВОЙ ВАЛ ДЛЯ КАРДАННОГО ВАЛА Российский патент 2022 года по МПК B60K17/22 B60B35/12 F16C3/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к компонентам карданных валов, в частности к шлицевым валам и их трубным конструкциям.

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, традиционно применяемые в качестве трансмиссии, включают центральный подшипник и вилку в дополнение к универсальному шарниру и обеспечивают плавную передачу движущей силы между передней и задней частями транспортного средства, независимо от изменений относительного расположения. Ввиду большого передаваемого крутящего момента карданные валы характеризуются высокой жесткостью при кручении и достаточной жесткостью при изгибе.

На карданном валу задний вал скользит для компенсации изменений расстояния при движении. Элементы, обеспечивающие скользящую конструкцию, состоят из трубы и соосного вала, соединенного с трубой посредством сварки. На внешней поверхности вала предусмотрены каналы, проходящие в осевом направлении. Свойства механической прочности на сварочном участке этой двойной конструкции, полученной путем сварочного соединения, остаются низкими по сравнению с таковыми на других участках.

В документе US 6350205 В1 раскрыт моноблочный полый вал для передачи крутящего момента, имеющий две концевые части, которые на своих осевых внешних концах оснащены зубьями вала для создания крутящего момента, и имеющий центральную часть, которая по сравнению с концевыми частями имеет меньшую толщину стенки, при этом при передаче крутящего момента через зубья вала из-за крутящих сил центральная область центральной части, составляющая по меньшей мере 25% длины вала, в первую очередь равномерно пластически деформируется.

В документе ЕР 2930044 А1 раскрыт легкий карданный вал, содержащий удлиненный трубчатый корпус, имеющий первый продольный конец, выполненный с возможностью соединения с боковой шестерней в дифференциале, и второй продольный конец, выполненный с возможностью поддержки колеса транспортного средства. Вал дополнительно содержит винт, расположенный на первом продольном конце корпуса. Винт содержит хвостовик, выполненный с возможностью приема внутрь отверстия в корпусе, и головку, имеющую первую и вторую части. Первая часть расположена на одном продольном конце винта, имеет первый диаметр и расположена на расстоянии от первого продольного конца корпуса. Вторая часть расположена между первой частью и хвостовиком и имеет второй диаметр, который меньше первого диаметра, так что первый продольный конец корпуса и первая и вторая части головки образуют канавку, выполненную с возможностью приема фиксатора вала.

В документе GB 2241769 А раскрыт карданный вал для автомобиля, имеющий трубчатую форму и выполненный как одно целое, содержащий концевые части (11, 12) и центральную часть между ними, причем концевые части имеют жесткость на изгиб по меньшей мере в 20 раз большую, чем жесткость на изгиб центральной части. Центральная часть по длине (Rm) может иметь постоянную или переменную толщину стенки (D), а также переменный или постоянный внутренний диаметр (Di) или внешний диаметр (Da), так что ее распределение площади поперечного сечения оптимизировано для соответствия требованиям к прочности, в то время как собственная резонансная частота вала снижена до низкого значения, которое подвержено минимальному вечному возбуждению.

В документе US 4392839 А раскрыта конструкция карданного вала, в частности, для автомобиля, содержащая полый трубчатый вал, имеющий пару концевых частей, образованных шлицевой конфигурацией, приспособленной для приема приводных соединений, причем конструкция выполнена таким образом, что трубчатый вал образован с промежуточной частью, имеющей внешний диаметр больше, чем внешний диаметр концевых частей, при этом толщина стенки промежуточной части составляет от 1/8 до 1/15 внешнего диаметра промежуточных частей.

В документе DE 4022692 А1 раскрыт передаточный вал автомобиля, имеющий среднюю часть (Rm) в виде трубы. По меньшей мере один конец выполнен таким образом, что он образует часть универсального шарнира. Вал выполнен из заготовки трубчатой формы, относительно короткой, но большого диаметра, по сравнению с готовым валом, и относительно большой толщиной стенки трубы. Толщина средней части уменьшается путем ковки или растяжения, а концевые области формируются ковкой или прессованием.

В документе US 2016290410 А1 раскрыт поглощающий энергию удара карданный вал, содержащий цангу, выполненную как одно целое и вставленную с возможностью вращения между шлицевой частью, образованной на внешней периферийной поверхности переднего вала, и шлицевой частью, образованной на внутренней периферийной поверхности заднего вала, и уплотнительное кольцо, устанавливаемое с внешней периферийной поверхностью задней конечной части цанги, неподвижно удерживающее заднюю конечную часть переднего вала и неподвижно поддерживающее цангу внутри заднего вала.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является повышение структурной целостности шлицевого узла в карданных валах.

Для достижения вышеуказанной цели настоящее изобретение относится трубе в сборе для карданного вала, содержащей удлиненную первую трубную часть, имеющую первый диаметр. Труба в сборе содержит моноблочную трубу, содержащую коаксиально удлиненную вторую трубную часть, имеющую второй диаметр, который меньше первого диаметра, образуя вал путем усадки первой трубной части в коленную секцию, предусмотренную между ними. Моноблочная конструкция отличается более легкой конструкцией с более высокой устойчивостью к усталости при кручении по сравнению с другими валами таких же размеров. Моноблочная конструкция, состоящая из первой и второй трубных частей, может быть получена путем формирования различных поперечных сечений на моноблочном элементе путем пластического формования из одного трубного элемента.

В предпочтительном варианте осуществления тонкая стенка образована путем расширения цилиндрической толстой стенки второй трубной части внутри первой трубной части. Получают первую тонкую секцию с большим диаметром и вторую более толстую секцию с меньшим диаметром, что обеспечивает высокую прочность конструкции без потерь при передаче крутящего момента.

В предпочтительном варианте осуществления внешняя поверхность второй трубной части содержит множество разнесенных в радиальном направлении каналов, которые расположены в осевом направлении от одного конца к переднему краю. Каналы обеспечивают скользящую конструкцию. Кроме того, каналы на второй трубной секции могут быть получены способами пластического формования. Форма каждого канала предпочтительно идентична. Это обеспечивает равномерное распределение внутренних напряжений.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения длина первой трубной части по существу больше длины второй трубной части. Таким образом, предусмотрена моноблочная конструкция, которая может быть легко адаптирована к системе скольжения в карданном валу, где вторая трубная часть формирует вал.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения коленная часть между первой трубной частью и второй трубной частью имеет S-подобную форму. Это обеспечивает возможность формирования первой трубной части путем ее расширения без образования трещин или структурных повреждений посредством пластического формирования из трубы с единым диаметром, например, из трубы, соответствующей второму диаметру второй трубной части.

Предпочтительным вариантом осуществления является карданный вал, содержащий трубу в сборе, как описано выше.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен вид спереди двухкомпонентного карданного вала, содержащего соединительное устройство согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 представлено изображение в поперечном разрезе иллюстративного варианта осуществления моноблочной трубы согласно настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

В данном подробном описании разработка согласно настоящему изобретению описана без ограничений и со ссылкой на примеры исключительно в целях лучшей иллюстрации объекта изобретения.

На фиг. 1 представлен вид спереди двухкомпонентного карданного вала (1), содержащего иллюстративный вариант осуществления моноблочной трубы согласно настоящему изобретению. Задний шарнир (5) установлен в задней части заднего вала (2). В передней части заднего вала (2) представлен иллюстративный вариант осуществления моноблочной трубы (10) согласно настоящему изобретению. Моноблочная труба (10) проходит в осевом направлении по направлению к коаксиальной скользящей вилке (4). Вилка (4) соединена с передним валом (3) посредством поперечного соединения, которое передает крутящий момент. Передний вал (3) является жестким и имеет передний шарнир (6), установленный на переднем конце.

На фиг. 2 показана моноблочная труба (10) в поперечном сечении. Первая трубная часть (14) представляет собой первый диаметр (d1), представляющий собой стандартный диаметр трубы для карданного вала (1). Первая трубная часть (14) имеет плоский оконечный задний край (18). Первая трубная часть (14) имеет полую цилиндрическую конструкцию с тонкой стенкой, т.е. тонкую стенку (17). Передняя часть первой трубной части (14) достигает второго диаметра (62) за счет сужения диаметра с S-образной коленной секцией (16). Коаксиальная полая вторая трубная часть (15) полностью выступает из части, суженной частью (16) коленной секции. Вторая трубная часть (15) имеет стандартный диаметр для карданного вала (1) и содержит толстую стенку (13), которая толще тонкой стенки (17). На второй трубной части (15) осевые каналы (12) проходят от переднего края (11) к заднему краю. Каналы (129) имеют единую форму и окружают вторую трубную часть (15), располагаясь на равном расстоянии друг от друга. Конец каналов (12), который расположен вблизи первой трубной части (14), имеет нижний конец (19), глубина которого уменьшается в радиальном направлении наружу.

Ссылочные обозначения

Изобретение относится к компонентам карданных валов, в частности к шлицевым валам и их трубным конструкциям. Шлицевой вал для карданного вала содержит моноблочную трубу (10), образованную удлиненной первой трубной частью (14), имеющей первый диаметр (d1), и коаксиально удлиненной второй трубной частью (15), при этом длина первой трубной части (14) по существу больше длины второй трубной части (15). Внешняя периферия второй трубной части (15) содержит множество разнесенных в радиальном направлении каналов (12), которые расположены в осевом направлении от одного конца к переднему краю (11), и второй диаметр (d2) второй трубной части (15) меньше первого диаметра (d1), с образованием вала путем усадки первой трубной части (14) в коленную секцию, предусмотренную между ними, и коленная секция (16) между первой трубной частью (14) и второй трубной частью (15) имеет S-образную форму. Технический результат: повышение структурной целостности шлицевого узла в карданных валах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Шлицевой вал для карданного вала, содержащий моноблочную трубу (10), образованную удлиненной первой трубной частью (14), имеющей первый диаметр (d1), и коаксиально удлиненной второй трубной частью (15), при этом длина первой трубной части (14) по существу больше длины второй трубной части (15), отличающийся тем, что внешняя периферия второй трубной части (15) содержит множество разнесенных в радиальном направлении каналов (12), которые расположены в осевом направлении от одного конца к переднему краю (11), и второй диаметр (d2) второй трубной части (15) меньше первого диаметра (d1), с образованием вала путем усадки первой трубной части (14) в коленную секцию, предусмотренную между ними, и коленная секция (16) между первой трубной частью (14) и второй трубной частью (15) имеет S-образную форму.

2. Шлицевой вал по п. 1, отличающийся тем, что тонкая стенка (17) образована путем расширения цилиндрической толстой стенки (13) второй трубной части (15) внутри первой трубной части (14).

3. Шлицевой вал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый из каналов (12) выполнен идентичным образом.

4. Карданный вал, содержащий шлицевой вал по любому из предыдущих пунктов.