СИСТЕМА СОЕДИНЕНИЯ ВАЛА И СТУПИЦЫ С УГЛОВЫМ СВОБОДНЫМ ХОДОМ ДЛЯ ДВУНАПРАВЛЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ ПРИВОДНОГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 2022 года по МПК F16D3/10 F16D3/40 F16D41/16 

Настоящее изобретение относится к системе соединения вала и ступицы с угловым свободным ходом для двунаправленной передачи приводного крутящего момента.

Известны системы соединения вала и ступицы, обеспечивающие возможность двунаправленной передачи приводного крутящего момента в двух направлениях вращения вокруг продольной оси вала, но при ограниченном угловом свободном ходе вала и ступицы друг относительно друга.

В частности, в области сельскохозяйственных машин данные системы соединения, как правило, используются в карданных валах для передачи приводного крутящего момента от ведущего вала отбора мощности трактора к передаточному/трансмиссионному валу машины, потребляющей мощность и подлежащей приведению в действие. Эти системы, известные как системы «свободного поворота», обеспечивают возможность наличия определенного угла свободного поворота концов карданного вала друг относительно друга для облегчения его монтажа, что позволяет компенсировать любые угловые смещения между ведущим валом и передаточным валом с учетом того, что соединение данных валов с соответствующими карданными шарнирами, как правило, представляет собой соединение шлицевого типа или в любом случае соединение с посадкой по боковым сторонам. Когда начинается отбор мощности от трактора, независимо от направления вращения после смещения на ограниченный угол свободного поворота данные системы соединения обеспечивают возможность передачи приводного крутящего момента машине, потребляющей мощность, в обоих направлениях вращения.

Существуют различные типы системы соединения для применения данного вида, которые различаются в основном в отношении элементов карданного вала, между которыми расположены компоненты указанной системы.

В частности, известны системы соединения вышеописанного типа, которые расположены в зоне наружной вилки одного из двух концевых карданных шарниров, которая при использовании предназначена для соединения с ведущим валом трактора или с ведомым валом машины, потребляющей мощность.

Решение данного вида известно, например, из патентной заявки GB 2296308 A, в которой описана система соединения, содержащая втулкообразный охватывающий элемент, который служит в качестве ступицы и соединен с наружной вилкой карданного вала и внутри которого цилиндрический охватываемый элемент удерживается с возможностью вращения вокруг соответствующей продольной оси, служит в качестве вала и выполнен с возможностью соединения при использовании с ведущим валом трактора или с передаточным валом машины, потребляющей мощность.

Первая группа лапок и вторая группа лапок соответственно расположены между валом и ступицей для передачи приводного крутящего момента в первом направлении вращения и во втором направлении вращения вокруг продольной оси. Лапки из первой и второй групп размещены с возможностью перемещения в соответствующих пазах, образованных на наружной боковой стенке вала, и выполнены с возможностью входа в соответствующие опорные гнезда, образованные на внутренней стенке ступицы.

Ориентации поперечных сечений опорных гнезд для лапок из первой и второй групп относительно основного вала являются взаимно противоположными.

Упругие сжимаемые средства расположены между каждой лапкой и дном соответствующего паза и воздействуют на указанную лапку на боковом конце относительно воображаемой плоскости, которая проходит через продольную ось вала и осевую линию указанного паза.

Расположение соответствующих упругих средств в соответствующих пазах для лапок из первой и второй групп является взаимно противоположным.

Следовательно, каждая лапка может перемещаться между первым положением и вторым положением относительно соответствующего паза.

В первом положении лапка полностью размещена в соответствующем пазе, что обеспечивает сжатие упругого средства так, чтобы отсутствовало непредусмотренное воздействие на ступицу и была обеспечена возможность свободного поворота вала и указанной ступицы друг относительно друга.

Во втором положении вследствие усилия, приложенного упругим средством, лапка выполняет перемещение относительно указанной воображаемой плоскости до тех пор, пока она не будет размещена так, что она будет частично выступать из соответствующего паза для входа в соответствующее опорное гнездо на ступице и обеспечения возможности передачи крутящего момента в первом или втором направлении вращения.

Таким образом, система может принимать разные конфигурации, включая конфигурацию для свободного поворота, в которой лапки из первой и второй групп находятся в первом положении для обеспечения возможности свободного поворота вала и ступицы друг относительно друга, первую активную конфигурацию, в которой лапки из первой группы входят в соответствующие опорные гнезда для передачи приводного крутящего момента в первом направлении вращения и лапки из второй группы находятся в первом положении, и вторую активную конфигурацию, в которой лапки из второй группы входят в соответствующие опорные гнезда для передачи приводного крутящего момента во втором направлении вращения и лапки из первой группы находятся в первом положении.

Данные системы соединения известного типа не свободны от недостатков, к которым следует отнести то, что для обеспечения двунаправленной передачи приводного крутящего момента они должны иметь - для каждого направления вращения вокруг главной оси - специально предусмотренную группу лапок с определенной формой и определенную схему расположения соответствующих упругих средств, и соответствующую группу опорных гнезд, имеющих соответствующую форму.

Следовательно, данные системы известного типа имеют сложную конструкцию, требующую выполнения значительного числа компонентов, которые должны быть собраны в соответствии с определенными способами работы и, следовательно, обуславливают высокие производственные затраты помимо значительного риска получения дефектных деталей, подлежащих повторной обработке.

Кроме того, необходимость выполнения двух отдельных групп лапок - по одной для каждого направления вращения - с соответствующими пазами и опорными гнездами, которые должны быть распределены в поперечном сечении системы, обуславливает необходимость в выполнении вала и ступицы с достаточными размерами, поскольку приводной крутящий момент, подлежащий передаче, варьируется, и, следовательно, при увеличении крутящего момента имеет место значительное увеличение протяженности пространства, занимаемого системой, в поперечном направлении.

Цель настоящего изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков предшествующего уровня техники и создании системы соединения вала и ступицы с угловым свободным ходом для двунаправленной передачи приводного крутящего момента, которая обеспечивает возможность уменьшения числа компонентов, упрощения конструкции системы и облегчения сборочных операций для сдерживания производственных затрат и снижения риска получения производственного брака.

В рамках данной цели задача настоящего изобретения состоит в обеспечении возможности уменьшения протяженности занимаемого пространства в поперечном направлении по отношению к известным решениям при одинаковом крутящем моменте, подлежащем передаче, или возможности увеличения передаваемого крутящего момента при одинаковой протяженности занимаемого пространства в поперечном направлении.

Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в обеспечении возможности легкого встраивания данной системы в карданные трансмиссионные узлы для сельскохозяйственных машин.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в обеспечении наличия конструкции, которая является простой, относительно легкой для реализации на практике, безопасной при использовании, эффективной при эксплуатации и относительно недорогой.

Данная цель и данные задачи достигается/решаются посредством предлагаемой системы соединения вала и ступицы с угловым свободным ходом для двунаправленной передачи приводного крутящего момента, содержащей вал, проходящий вдоль главной оси, ступицу, выполненную с отверстием, внутри которого указанный вал размещен по меньшей мере частично, и средства для соединения с заданным угловым свободным ходом, которые расположены между указанной ступицей и указанным валом для двунаправленной передачи приводного крутящего момента вокруг указанной главной оси и выполнены с возможностью попеременно принимать по меньшей мере одну конфигурацию для обеспечения свободного поворота вала и ступицы друг относительно друга вокруг главной оси, первую активную конфигурацию для передачи крутящего момента между валом и ступицей в первом направлении вокруг главной оси и вторую активную конфигурацию для передачи крутящего момента между валом и ступицей во втором направлении вокруг указанной оси, которое противоположно первому направлению, при этом данные конфигурации смещены друг от друга в угловом направлении вокруг главной оси, отличающейся тем, что указанные средства соединения содержат по меньшей мере один функциональный узел, который содержит паз, связанный с наружной боковой стенки указанного вала и в котором соответствующий соединительный элемент размещается так, что он может перемещаться и может принимать попеременно первое положение, в котором он отведен в указанный паз, второе положение, в котором он частично выступает относительно паза в соответствии с первой ориентацией, и третье положение, в котором он частично выступает относительно паза в соответствии со второй ориентацией, упругие сжимаемые средства, расположенные между пазом и соединительным элементом для обеспечения перемещения указанного элемента из первого положения во второе или третье положение, первое гнездо и второе гнездо, которые предназначены для обеспечения опоры для указанного соединительного элемента соответственно во втором и третьем положениях и которые связаны с внутренней поверхностью отверстия указанной ступицы и смещены в угловом направлении вокруг указанной главной оси, при этом в первом положении соединительный элемент полностью размещен в пазе для поддержания конфигурации для свободного относительного поворота и во втором или третьем положении соединительный элемент частично выступает из указанного паза для входа соответственно в первое гнездо в первой активной конфигурации или во второе гнездо во второй активной конфигурации.

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания некоторых предпочтительных, но не единственных вариантов осуществления системы соединения вала и ступицы с угловым свободным ходом для двунаправленной передачи приводного крутящего момента, проиллюстрированной в качестве неограничивающего примера на сопровождающих чертежах, на которых:

фиг.1 - выполненное перпендикулярно к главной оси, схематическое сечение первого варианта осуществления системы соединения вала и ступицы с угловым свободным ходом для двунаправленной передачи приводного крутящего момента согласно изобретению, содержащей один функциональный узел, показанный в первой активной конфигурации;

фиг.1а - выполненный в увеличенном масштабе вид части фиг.1 в зоне соответствующего функционального узла;

фиг.2-4 - выполненные перпендикулярно главной оси, схематические сечения второго варианта осуществления системы согласно изобретению, содержащей три функциональных узла, показанных соответственно в первой активной конфигурации, в конфигурации для свободного поворота и во второй активной конфигурации;

фиг.5 - выполненное перпендикулярно к главной оси, схематическое сечение третьего варианта осуществления системы согласно изобретению, который представляет собой разновидность второго варианта осуществления с фиг.2-4;

фиг.6 - выполненное перпендикулярно к главной оси, схематическое сечение четвертого варианта осуществления системы согласно изобретению, содержащей пять функциональных узлов, показанных в первой активной конфигурации;

фиг.7 - схематический вид в перспективе карданного вала, содержащего систему соединения согласно изобретению;

фиг.8 - выполненный в увеличенном масштабе и с частичным разрезом вид конца карданного вала с фиг.7, содержащего систему согласно изобретению;

фиг.9 - схематический выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе вилки по фиг.8, содержащей систему соединения согласно второму варианту осуществления, показанному на фиг.2-4;

фиг.10 - схематический выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе варианта вилки по фиг.8, содержащего систему соединения согласно четвертому варианту осуществления, показанному на фиг.6;

фиг.11 - схематическое продольное сечение дополнительного варианта вилки, содержащего систему соединения согласно третьему варианту осуществления, показанному на фиг.5;

фиг.12 - схематический вид сбоку альтернативного варианта осуществления вилки, содержащей систему согласно изобретению; и

фиг.13 - схематическое сечение, выполненное по плоскости XIII-XIII по фиг.12.

На вышеуказанных чертежах ссылочная позиция 1 обозначает в целом систему соединения вала и ступицы с угловым свободным ходом для двунаправленной передачи приводного крутящего момента.

Выражение «двунаправленная передача» относится к возможности передачи приводного крутящего момента в обоих направлениях вращения вокруг оси вращения.

Система 1 содержит вал 2, который проходит вдоль главной оси А. Вал 2 может быть выполнен с аксиальным отверстием 3 для соединения с непоказанным приводным или передаточным элементом.

Не исключено, что вал 2 может быть сплошным и может иметь другое соединение с приводным или передаточным элементом.

Система 1 дополнительно содержит ступицу 4, выполненную с отверстием 5, внутри которого вал 2 размещен по меньшей мере частично. Ступица 4 выполнена с возможностью соединения с непоказанным передаточным или приводным элементом при использовании.

Отверстие 5 проходит вдоль главной оси А может быть глухим или может проходить через ступицу 4.

Вал 2 может быть вставлен так, что он будет проходить сквозь отверстие 5, или так, что один из его концов будет размещен внутри указанного отверстия.

Кроме того, система 1 содержит средства 6 соединения с заданным угловым свободным ходом, которые расположены между ступицей 4 и указанным валом 2 для двунаправленной передачи приводного крутящего момента вокруг главной оси А.

Такие средства 6 соединения выполнены с возможностью попеременно принимать по меньшей мере одну конфигурацию для обеспечения свободного поворота ступицы 4 и вала 2 друг относительно друга вокруг главной оси, первую активную конфигурацию для передачи крутящего момента между валом 2 и ступицей 4 в первом направлении вокруг главной оси А и вторую активную конфигурацию для передачи крутящего момента между валом 2 и ступицей 4 во втором направлении вокруг указанной оси, которое противоположно первому направлению, при этом данные конфигурации смещены друг от друга в угловом направлении вокруг главной оси А.

Направление по часовой стрелке или против часовой стрелки по отношению к фигурам, в котором приводной крутящий момент передается вокруг главной оси А в первой и второй рабочих конфигурациях, зависит от того, какой из элементов, представляющих собой вал 2 и ступицу 4, соединен с ведущим элементом кинематической цепи исходя из конкретного применения системы 1.

Средства 6 соединения содержат по меньшей мере один функциональный узел 7, который содержит паз 8, который предусмотрен в зоне наружной боковой стенки вала 2 и в котором соответствующий соединительный элемент 9 размещается с возможностью перемещения и может принимать попеременно первое положение, в котором он отведен в паз 8, второе положение, в котором он частично выступает относительно паза в соответствии с первой ориентацией, и третье положение, в котором он частично выступает относительно паза в соответствии со второй ориентацией, упругие сжимаемые средства 10, расположенные между поверхностью паза 8 и соединительным элементом 9 для обеспечения перемещения указанного элемента из первого положения во второе или третье положение, первое гнездо и второе гнездо 11 и 12, которые предназначены для обеспечения опоры для соединительного элемента 9 соответственно во втором и третьем положениях и которые предусмотрены внутри отверстия 5 ступицы 4 и смещены в угловом направлении вокруг главной оси А.

Гнезда 11 и 12 расположены в одном и том же поперечном сечении относительно главной оси ступицы 4, но в угловых положениях, которые являются различными относительно указанной оси.

Паз 8 предпочтительно выполнен непосредственно в вале 2, и гнезда 11 и 12 образованы непосредственно в ступице 4.

Соединительный элемент 9 выполнен с возможностью поддержания конфигурации для свободного поворота вала 2 и ступицы 4 друг относительно друга, когда соединительный элемент 9 находится в первом положении (фиг.3).

Соединительный элемент 9 выполнен с возможностью входа в первое гнездо 11 в первой активной конфигурации для передачи приводного крутящего момента в первом направлении вокруг главной оси А, когда соединительный элемент 9 находится во втором положении (фиг.1, 2, 5, 6).

Соединительный элемент 9 выполнен с возможностью входа во второе гнездо 12 во второй активной конфигурации для передачи приводного крутящего момента во втором направлении вокруг главной оси А, когда соединительный элемент 9 находится в третьем положении (фиг.4).

Соединительный элемент 9 имеет первую поверхность 13, которая направлена к дну паза 8 и ограничена в продольном направлении двумя взаимно противоположными краями 14, которые по существу параллельны главной оси А. Первая поверхность 13 предпочтительно является плоской, но не исключено, что она может иметь другую форму.

Упругие средства 10 воздействуют на соединительный элемент 9 предпочтительно по меньшей мере в одной плоскости, которая по существу перпендикулярна к главной оси, по меньшей мере на центральном участке 13а первой поверхности 13, который находится между двумя взаимно противоположными краями 14 и расположен на расстоянии от них.

Термин «по существу» понимается как означающий с точностью до обычных допусков на механическую обработку или сборку.

В отличие от известных решений, в которых упругие средства воздействуют на одну из концевых частей соединительного элемента, согласно изобретению упругие средства 10 воздействуют на по меньшей мере один центральный участок 13а или в любом случае обеспечивают приложение создаваемого ими, сосредоточенного усилия к по меньшей мере одному центральному участку 13а первой поверхности 13 соединительного элемента 9, расположенному на расстоянии от краев 14.

Паз 8 предпочтительно имеет плоскость Р симметрии, которая проходит через главную ось А.

В предпочтительном варианте осуществления при первом положении соединительного элемента 9 упругие средства 10 воздействуют или в любом случае оказывают сосредоточенное воздействие на по меньшей мере один центральный участок 13а первой поверхности 13 указанного элемента, расположенный вблизи или в зоне указанной плоскости Р симметрии.

Кроме того, паз 8 имеет две боковые стенки 15, которые расположены симметрично относительно плоскости Р, и соединительный элемент 9 имеет первую наружную сторону и вторую наружную сторону, обозначенные соответственно 16 и 17, которые являются взаимно противоположными и каждая из которых обращена к соответствующей боковой стенке 15 паза.

В первой активной конфигурации соединительный элемент 9, находящийся во втором положении, расположен так, что первая наружная сторона 16 опирается на соответствующую боковую стенку 15 и вторая наружная сторона 17 расположена на расстоянии от соответствующей боковой стенки 15.

Во второй активной конфигурации соединительный элемент 9, находящийся в третьем положении, расположен так, что первая наружная сторона 16 расположена на расстоянии от соответствующей боковой стенки 15 и вторая наружная сторона 17 опирается на соответствующую боковую стенку 15.

В предпочтительном варианте осуществления наружные стороны 16 и 17 взаимно параллельны, и боковые стенки 15 расходятся в направлении от главной оси А.

Кроме того, соединительный элемент 9 имеет вторую поверхность 18, которая расположена напротив первой поверхности 13 и обращена к внутренней поверхности отверстия 5. Поверхности 13 и 18 расположены между наружными сторонами 16 и 17. Вторая поверхность 18 предпочтительно является плоской, но не исключено, что она может иметь другую форму.

По отношению к плоскости сечения, которая по существу перпендикулярна к главной оси А, сечение первого гнезда 11 содержит по меньшей мере одну часть для опирания части второй наружной стороны 17 соединительного элемента 9, находящегося во втором положении, для передачи приводного крутящего момента в первом направлении вокруг главной оси А в первой активной конфигурации, при этом сечение второго гнезда 12 содержит по меньшей мере одну часть для опирания части первой наружной стороны 16 соединительного элемента 9, находящегося в третьем положении, для передачи приводного крутящего момента во втором направлении вокруг главной оси А во второй активной конфигурации.

Сечение первого гнезда 11 предпочтительно содержит соответствующие части для опирания части второй наружной стороны 17 и второй поверхности 18 соединительного элемента 9, находящегося во втором положении, при этом сечение второго гнезда 12 содержит соответствующие части для опирания части первой наружной стороны 16 и второй поверхности 18 соединительного элемента 9, находящегося в третьем положении.

В любом случае не исключено, что части гнезд 11 и 12, обращенные ко второй поверхности 18 соединительного элемента 9, находящегося соответственно во втором и третьем положениях, могут иметь такую форму, при которой они не будут сопрягаться с указанной поверхностью.

Форма гнезд 11 и 12 выполнена такой, чтобы облегчить вход соединительного элемента 9 в указанные гнезда и его выход из указанных гнезд в зависимости от направления поворота вала 2 и ступицы 4 друг относительно друга.

Соединительный элемент 9 предпочтительно содержит корпус, выполненный с формой, подобной параллелепипеду, такой как форма лапки.

Система 1 может целесообразно иметь два или более функциональных узлов 7, каждый из которых содержит соответствующий паз 8 для размещения соответствующего соединительного элемента 9, соответствующие упругие средства 10, соответствующие первое и второе опорные гнезда 11 и 12. Указанные функциональные узлы 7 смещены друг относительно друга в угловом направлении вокруг главной оси А. Функциональные узлы 7 предпочтительно распределены с одинаковым угловым шагом вокруг главной оси А.

Угол смещения между гнездами 11 и 12 каждого функционального узла 7 определяет максимальный угловой свободный ход, обеспечиваемый при свободном повороте вала 2 и ступицы 4 друг относительно друга перед тем, как будет принята первая или вторая активная конфигурация для передачи приводного крутящего момента.

Фиг.1 показывает первый вариант осуществления системы 1, предусмотренной с одним функциональным узлом 7.

В этом случае имеется максимальный угловой свободный ход вала 2 и ступицы 4 друг относительно друга, который по существу равен 60°. Максимальный угловой свободный ход можно изменять по желанию посредством изменения относительного углового положения гнезд 11 и 12.

Система 1 показана в первой активной конфигурации с соединительным элементом, находящимся во втором положении.

Упругие средства 10 содержат по меньшей мере одну цилиндрическую винтовую пружину сжатия, которая частично вставлена в углубление 19, проходящее в радиальном направлении и обращенное к нижней стороне паза 8. Можно распределить две или более цилиндрических винтовых пружин 10, размещенных в соответствующих углублениях 19, вдоль продольной протяженности паза 2 в зависимости от линейной протяженности соединительного элемента 9.

Фиг.2-4 показывают второй вариант осуществления системы 1, в котором имеются три функциональных узла 7 вышеописанного типа, каждые два из которых смещены друг от друга в угловом направлении на 120°.

В этом случае имеется максимальный угловой свободный ход вала 2 и ступицы 4 друг относительно друга, который по существу равен 60° и зависит от углового смещения гнезд 11 и 12 каждого функционального узла 7.

Угловой свободный ход может быть изменен посредством изменения углового смещения гнезд 11 и 12 каждого функционального узла 7 друг относительно друга, при этом угловой свободный ход в любом случае будет меньше углового шага, с которым распределены функциональные узлы 7.

На фиг.2 система 1 показана в первой активной конфигурации с тремя соединительными элементами 9, находящимися во втором положении и входящими в соответствующие первые гнезда 11.

На фиг.3 система 1 показана в одной из угловых конфигураций, предназначенных для обеспечения свободного поворота вала 2 и ступицы 4 друг относительно друга, с тремя соединительными элементами 9, находящимися в первом положении, в котором они полностью отведены в соответствующие пазы 8 для сжатия соответствующих упругих средств 10.

На фиг.4 система 1 показана во второй активной конфигурации с тремя соединительными элементами 9, находящимися в третьем положении и входящими в соответствующие вторые гнезда 12.

Фиг.5 показывает третий вариант осуществления системы 1, который представляет собой разновидность предыдущего варианта осуществления. В этом случае упругие средства 10 каждого функционального узла 7 содержат пластинчатую пружину, которая размещена на дне соответствующего паза 8 и воздействует на центральный участок 13а первой поверхности 13 соответствующего соединительного элемента 9.

Фиг.6 показывает четвертый вариант осуществления системы 1, в котором предусмотрены пять функциональных узлов 7 вышеописанного типа с цилиндрическими винтовыми пружинами 10, размещенными в соответствующих углублениях 19, из которых каждые два соседних углубления 19 смещены друг от друга в угловом направлении на 72°.

В этом случае также имеется максимальный угловой свободный ход вала 2 и ступицы 4 друг относительно друга, который по существу равен 60°.

Не исключены альтернативные варианты осуществления, в которых упругие средства 10 предусматривают использование упруго сжимаемых элементов, отличающихся от цилиндрических винтовых или пластинчатых пружин, например, таких как блоки, изготовленные из упруго деформируемого пластика.

Следует отметить, что число функциональных узлов 7 также варьируется в зависимости от значения приводного крутящего момента, подлежащего передаче. При увеличении данного значения действительно целесообразно предусмотреть больше функциональных узлов 7 для распределения нагрузки, которая действует на соединительные элементы 9 в первой и второй активных конфигурациях.

Система 1 согласно изобретению позволяет при одинаковой протяженности занимаемого пространства в поперечном направлении увеличить значение приводного крутящего момента, который может быть передан, или при одинаковом приводном крутящем моменте, подлежащем передаче, уменьшить протяженность пространства, занимаемого указанной системой, в поперечном направлении по отношению к известным решениям.

Действительно, в системе 1 для каждого функционального узла 7 предусмотрен один соединительный элемент 9, который служит для двунаправленной передачи приводного крутящего момента, в то время как в известных системах предусмотрены две отдельные группы лапок, которые служат для передачи крутящего момента в первом и втором направлениях вокруг главной оси и, следовательно, обуславливают большее увеличение протяженности занимаемого пространства в поперечном направлении по мере увеличения значения крутящего момента, подлежащего передаче.

Система 1, как правило может быть включена в обычный карданный трансмиссионный узел 20 такого типа, который содержит трансмиссионный вал 21, как правило, телескопического типа, противоположные концы которого соединены с соответствующими карданными шарнирами 22, каждый из которых содержит соответствующую наружную вилку 23, которая соединена с элементом 24, предназначенным для сопряжения с непоказанным ведущим или трансмиссионным/передаточным валом.

Узел 20 предусмотрен с защитными средствами 25, которые расположены снаружи по отношению к трансмиссионному валу 21 и к карданным шарнирам 22, которые не описаны подробно, поскольку они представляют собой компоненты известного типа.

Например, в области сельскохозяйственных машин узел 20 обычно размещают между ведущим валом отбора мощности трактора и передаточным валом машины, потребляющей мощность, которая должна быть приведена в действие. Наличие системы 1, включенной в узел 20, обеспечивает возможность облегчения его монтажа, поскольку благодаря допустимому угловому свободному ходу вала 2 и ступицы 4 друг относительно друга можно компенсировать исходные угловые смещения ведущего и передаточного валов.

Система 1 может быть размещена между одной из наружных вилок 23 и соответствующим сопряженным элементом 24.

Не исключено, что система 1 может быть включена в узел 20 в другом месте, например, между внутренней вилкой одного из двух карданных шарниров 22 и соответствующим концом трансмиссионного вала 21.

Наружная вилка 23 выполнена с плитообразным элементом 26, от которого два зубца 27 выступают в аксиальном направлении с одной стороны, и втулка 28 выступает в аксиальном направлении с противоположной стороны и образует ступицу 4 из системы 1. Сопряженный элемент 24, который образует вал 2 из системы 1, размещен в аксиальном направлении внутри втулки 28=4.

Соединительный элемент 24=2 по существу имеет аксиальное отверстие 3, которое имеет поперечное сечение с пазами или какое-либо другое многоугольное поперечное сечение для обеспечения соединения с ведущим или передаточным валом с посадкой по боковым сторонам.

Средства 6 соединения вышеописанного типа расположены между втулкой 28=4 и сопряженным элементом 24=2.

Таким образом, сопряженный элемент 24=2 может поворачиваться на определенный угол свободного поворота вокруг главной оси А относительно втулки 28=4 и других элементов, которые образуют узел 20, для компенсации любых угловых смещений ведущего или передаточного вала, с которым он должен быть соединен.

Система 1 предпочтительно предусмотрена в зоне наружной вилки 23 карданного шарнира 22, который выполнен с возможностью соединения с передаточным валом при использовании. Однако не исключено, что система 1 может быть включена/встроена в наружную вилку 23 карданного шарнира 22, который выполнен с возможностью соединения с ведущим валом при использовании.

На фигурах, рассмотренных ниже, ссылочная позиция 30 обозначает систему колец, предназначенных для фиксации компонентов системы 1 в аксиальном направлении.

Фиг.8 и 9 показывают наружную вилку 23, в которую включена система 1 согласно второму варианту осуществления, который описан выше со ссылкой на фиг.2-4, то есть предусмотренная с тремя функциональными узлами 7 с цилиндрическими винтовыми пружинами 10.

Фиг.10 показывает вариант предыдущей наружной вилки 23, в который включена система 1 согласно четвертому варианту осуществления, который описан выше со ссылкой на фиг.6, то есть предусмотренная с пятью функциональными узлами 7 с цилиндрическими винтовыми пружинами 10.

Фиг.11 показывает дополнительный вариант наружной вилки 23, в который включена система 1 согласно третьему варианту осуществления, который описан выше со ссылкой на фиг.5, то есть предусмотренная с тремя функциональными узлами 7 с пластинчатыми пружинами 10.

В завершение, фиг.12 и 13 показывают альтернативный вариант осуществления наружной вилки 23, который включает в себя помимо системы 1 согласно изобретению муфту 29 в сборе для ограничения передаваемого крутящего момента, которая не описана подробно, поскольку она представляет собой муфту такого типа, которая известна специалисту в данной области техники. В дополнение к муфте 29 в сборе или вместо муфты 29 в сборе может быть предусмотрена другая система известного типа, предназначенная для ограничения крутящего момента, такая как автоматический ограничитель крутящего момента с фиксаторами или со срезным штифтом.

Было установлено на практике, что описанное изобретение обеспечивает достижение намеченной цели и решение намеченных задач, и, в частности, следует подчеркнуть то, что система согласно изобретению позволяет уменьшить число используемых компонентов, упростить их конструкцию и не требует особых способов их сборки, что обеспечивает упрощение цикла изготовления и сборки, снижение риска получения дефектных деталей и сдерживание производственных затрат в целом.

Кроме того, поскольку соединительные элементы согласно изобретению функционируют для двунаправленной передачи приводного крутящего момента, предложенная система соединения обеспечивает возможность уменьшения протяженности занимаемого пространства в поперечном направлении при одинаковом приводном крутящем моменте, подлежащем передаче, или возможность увеличения величины крутящего момента, который может быть передан, при одинаковой протяженности занимаемого пространства в поперечном направлении. Действительно, при одинаковых наружном диаметре вала и внутреннем диаметре ступицы можно распределить большое число соединительных элементов, одновременно принимающих первую или вторую активную конфигурацию, по отношению к известным решениям, в которых предусмотрены отдельные группы активных лапок для передачи крутящего момента в одном направлении или в другом направлении.

Кроме того, система согласно изобретению может быть легко включена в трансмиссионные узлы типа карданных валов для сельскохозяйственных машин.

Таким образом, предложенное изобретение может быть подвергнуто многочисленным модификациям и изменениям, которые все находятся в пределах объема приложенной формулы изобретения.

Кроме того, все детали могут быть заменены другими технически эквивалентными элементами.

На практике используемые материалы, а также соответствующие формы и размеры могут быть любыми, соответствующими требованиям, и при этом они не выходят за пределы объема охраны, обеспечиваемого нижеприведенной формулой изобретения.

Раскрытия изобретений в заявке на патент Италии № 102019000000145, исходя из которой данная заявка притязает на приоритет, включены в данный документ путем ссылки.

В том случае, когда технические элементы, упомянутые в любом пункте формулы изобретения, сопровождаются ссылочными позициями, данные ссылочные позиции включены с единственной целью повышения доступности формулы изобретения для понимания, и, соответственно, такие ссылочные позиции не оказывают никакого влияния, вызывающего ограничение толкования каждого элемента, обозначенного такими ссылочными позициями в качестве примера.

Предложена система (1) соединения вала и ступицы с угловым свободным ходом для двунаправленной передачи приводного крутящего момента. Система содержит вал (2), ступицу (4), выполненную с отверстием (5), внутри которого размещен вал (2), и средства (6) соединения с заданным угловым свободным ходом. Средства (6) соединения содержат по меньшей мере один функциональный узел (7), который содержит паз (8), в котором соответствующий соединительный элемент (9). размещается так, что он может перемещаться и может принимать попеременно первое положение, в котором он отведен в паз (8), второе положение, в котором он частично выступает относительно паза в соответствии с первой ориентацией, и третье положение, в котором он частично выступает относительно паза в соответствии со второй ориентацией. Упругие сжимаемые средства (10) расположены между пазом (8) и соединительным элементом (9) для обеспечения перемещения данного элемента из первого положения во второе или третье положение. В первом положении соединительный элемент (9) полностью размещен в пазе (8) для поддержания конфигурации для свободного относительного поворота. Во втором или третьем положении соединительный элемент (9) частично выступает из паза для входа соответственно в первое гнездо (11) в первой активной конфигурации или во второе гнездо (12) во второй активной конфигурации. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Система (1) соединения вала и ступицы с угловым свободным ходом для двунаправленной передачи приводного крутящего момента, содержащая:

вал (2), проходящий вдоль главной оси (А);

ступицу (4), выполненную с отверстием (5), внутри которого по меньшей мере частично размещен вал (2); и

средства (6) для соединения с заданным угловым свободным ходом, которые расположены между ступицей (4) и валом (2) для двунаправленной передачи приводного крутящего момента вокруг главной оси (А) и выполнены с возможностью попеременного принятия по меньшей мере одной конфигурации для обеспечения свободного поворота вала (2) и ступицы (4) относительно друг друга вокруг главной оси (А), первой активной конфигурации для передачи крутящего момента между валом (2) и ступицей (4) в первом направлении вокруг главной оси (А) и второй активной конфигурации для передачи крутящего момента между валом (2) и ступицей (4) во втором направлении вокруг указанной оси, которое противоположно первому направлению, при этом указанные конфигурации смещены друг от друга в угловом направлении вокруг главной оси (А), отличающаяся тем, что

указанные средства (6) соединения содержат по меньшей мере один функциональный узел (7), который содержит паз (8), связанный с наружной боковой стенки вала (2), в котором размещается соответствующий соединительный элемент (9) так, что он может перемещаться и принимать попеременно первое положение, в котором он отведен в паз (8), второе положение, в котором он частично выступает относительно паза в соответствии с первой ориентацией, и третье положение, в котором он частично выступает относительно паза в соответствии со второй ориентацией, упругие сжимаемые средства (10), расположенные между пазом (8) и соединительным элементом (9) для обеспечения перемещения указанного элемента из первого положения во второе или третье положение, первое гнездо и второе гнездо (11, 12) для обеспечения опоры для соединительного элемента (9) соответственно во втором и третьем положениях, которые связаны с внутренней поверхностью отверстия (5) ступицы (4) и смещены в угловом направлении вокруг главной оси (А), при этом в первом положении соединительный элемент (9) полностью размещен в пазе (8) для поддержания конфигурации для свободного относительного поворота, а во втором или третьем положении соединительный элемент (9) частично выступает из паза для входа соответственно в первое гнездо (11) в первой активной конфигурации или во второе гнездо (12) во второй активной конфигурации.

2. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что соединительный элемент (9) имеет первую поверхность (13), которая направлена к дну паза (8) и ограничена в продольном направлении двумя взаимно противоположными краями (14), которые по существу параллельны главной оси (А), причем упругие средства (10) воздействуют на соединительный элемент (9) по меньшей мере в плоскости, которая по существу перпендикулярна главной оси, по меньшей мере на центральном участке (13а) первой поверхности (13), который находится между указанными двумя взаимно противоположными краями (14) и расположен на расстоянии от них.

3. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что паз (8) имеет плоскость (Р) симметрии, которая проходит через главную ось (А), причем упругие средства (10) воздействуют на соединительный элемент (9), находящийся в первом положении, по меньшей мере вблизи плоскости (Р) симметрии.

4. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что паз (8) имеет плоскость (Р) симметрии, которая проходит через главную ось (А), причем упругие средства (10) воздействуют на указанный соединительный элемент (9), находящийся в первом положении, по меньшей мере в зоне плоскости (Р) симметрии.

5. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что паз (8) имеет плоскость (Р) симметрии, которая проходит через главную ось (А), и имеет две боковые стенки (15), которые являются взаимно противоположными относительно указанной плоскости, причем соединительный элемент (9) имеет первую наружную сторону и вторую наружную сторону (16, 17), которые являются взаимно противоположными и каждая из которых обращена к соответствующей боковой стенке (15) указанного паза, при этом в первой или второй активной конфигурации соответственно первая наружная сторона (16) или вторая наружная сторона (17) соединительного элемента (9) расположена так, что она опирается на соответствующую боковую стенку (15) паза (8) и вторая наружная сторона (17) или первая наружная сторона (16) расположена на расстоянии от соответствующей боковой стенки (15) указанного паза.

6. Система (1) по п.5, отличающаяся тем, что первая и вторая наружные стороны (16, 17) по существу взаимно параллельны, а боковые стенки (15) расходятся друг от друга в направлении от главной оси (А).

7. Система (1) по пп.2 и 5 или 6, отличающаяся тем, что соединительный элемент (9) имеет вторую поверхность (18), которая противоположна по отношению к первой поверхности (13) и обращена к ступице (4), при этом первая и вторая поверхности (13, 18) расположены между первой и второй наружными сторонами (16, 17).

8. Система (1) по п.7, отличающаяся тем, что в плоскости, которая по существу перпендикулярна главной оси (А), сечения первого и второго гнезд (11, 12) содержат по меньшей мере одну соответствующую часть для опирания части второй наружной стороны (17) соединительного элемента (9) в первой активной конфигурации и опирания части первой наружной стороны (16) указанного элемента во второй активной конфигурации.

9. Система (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что соединительный элемент (9) содержит корпус, выполненный с формой, подобной параллелепипеду.

10. Система (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере два указанных функциональных узла (7), каждый из которых содержит соответствующий паз (8) для размещения соответствующего соединительного элемента (9), соответствующие упругие средства (10), соответствующие первое и второе опорные гнезда (11, 12), при этом функциональные узлы (7) смещены относительно друг друга в угловом направлении вокруг главной оси (А).

11. Карданный трансмиссионный узел (20), содержащий трансмиссионный вал (21), противоположные концы которого соединены с соответствующими карданными шарнирами (22), каждый из которых содержит соответствующую наружную вилку (23), связанную с элементом (24), предназначенным для присоединения к ведущему или передаточному валу, отличающийся тем, что он содержит систему (1) соединения по любому из пп.1-10, которая расположена между одной из наружных вилок (23) и соответствующим соединительным элементом (24), причем ступица (4) и вал (2) соединены соответственно с наружной вилкой (23) и с соединительным элементом (24).