УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАРНИР Российский патент 2023 года по МПК F16D3/46 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к универсальным сферическим шарнирам, предназначенным для соединения валов с меняющимися углами с передачей крутящего момента.

Известен карданный шарнир (патент RU 2232309, F16D 11/06, опубл. 10.07.2004), который содержит вилки, игольчатые подшипники, крестовину с втулками, радиальные и осевые уплотнения. Втулка шипа крестовины выполнена в виде стакана, при этом в основании корпуса игольчатого подшипника и упомянутой втулки расположены центральные соосные отверстия, каждое из которых выполнено в виде правильного выпуклого многоугольника, а между основанием корпуса игольчатого подшипника и крышкой установлен уплотнительный элемент.

К недостаткам карданного шарнира можно отнести то, что в процессе работы шипы крестовины из-за неравномерного износа выходят из строя и не могут быть заменены без демонтажа карданной передачи.

Так же известен карданный механизм (RU 2499918С1, F16D 3/46, опубл. 27.11.2013) содержит жесткую муфту, соединяющую вилки. Муфта выполнена в виде муфты-звездочки, а вилки соединены с муфтой по кольцевым пазам через заходные плоскости перпендикулярно друг другу. Технический результат: упрощение как конструкции карданного механизма (карданное соединение, шарнир Гука, карданный шарнир, шарнирная муфта, кардан), так и процесса его сборки-разборки.

В качестве недостатка следует отметить, что заходные плоскости не обеспечивают надежное сцепление этих плоскостей с муфтой, к тому же вилки механизма не обладают достаточной прочностью для передачи крутящего момента.

Наиболее близким по технической сущности является универсальный шарнир (RU 2124151С1, F16D 3/26, 27.12.1998), выбранный в качестве прототипа. Универсальный шарнир для передачи вращательного движения между валами в месте пересечения осей для валов с пересекающимися осями не под постоянным углом, содержит ведущую и ведомую вилки с промежуточным звеном. Достигается это тем, что все контактные поверхности ведущей и ведомой вилок, а также и соединительного звена выполнены плоскими и цилиндрическими, т.е. все поверхности первого порядка. Контакт между взаимодействующими деталями осуществляется по площадкам, а не линейный или точечный. Размер контактных площадок варьируется.

Недостатком универсального шарнира является неточности сборки механизма собранного из отдельных дисков, которые могут привести к заеданиям в механизме, большому износу в процессе работы. Такой механизм не способен выдерживать больших крутящих моментов.

Целью изобретения является упрощение конструкции шарнира, увеличение передаточного крутящего момента.

Для решения поставленной задачи предлагается использовать шаровые цапфы, соединяемые с промежуточным звеном и имеющие взаимное перпендикулярное перемещение шлицов по канавкам.

Технический результат достигается тем, что на ведомый вал жестко крепится шар, образуя ведомую шаровую цапфу, с кольцевым шлицом прямоугольного типа, расположенным вертикально по образующей шара. Шар вставляется в шарообразную полость промежуточного звена по скользящей посадке шлицом в канавку прямоугольного сечения, выполненной на внутренней поверхности шарообразной полости и закрепляется защелкой обеспечивающей только вращательное движение ведомой шаровой цапфы. На внешней сферической поверхности промежуточного звена, соединяемого с внутренней шарообразной поверхностью ведущей шаровой цапфы в горизонтальной плоскости по образующей, выполнена горизонтальная кольцевая проточка прямоугольного сечения, в которую вставляется горизонтальный кольцевой шлиц, сделанный на внутренней поверхности ведущей шаровой цапфы. Такая конструкция обеспечивает перемещение ведомой цапфы с валом в вертикальной плоскости, а ведущей цапфы с валом в горизонтальной плоскости, это обеспечивает возможность карданного соединения валов.

На фиг. 1 схематично представлен универсальный шарнир, на фиг. 2 ведомая цапфа, на фиг. 3 ведущая цапфа, на фиг. 4 промежуточное звено. Универсальный шарнир для передачи вращательного движения между валами в месте пересечения осей для валов с пересекающимися осями не под постоянным углом содержит ведущую 1 и ведомую 3 шаровые цапфы с промежуточным звеном 2, шарнирно скрепленные стопорными кольцами 4, это достигается тем, что все контактные поверхности ведущей 1 и ведомой 3 шаровых цапф, а также и соединительного звена 2 выполнены шарообразными, а контакт взаимодействующими деталями осуществляется между горизонтальным шлицом 7 ведущей шаровой цапфы 1, выполненной на внутренней поверхности, и канавкой промежуточного звена 2, выполненной на внешней шаровой поверхности, промежуточным звеном 2 с канавкой, выполненной на внутренней шаровой поверхности 9, и вертикальным шлицом 8, выполненным на внешней шаровой поверхности ведомой шаровой цапфы 3, размер контактных площадок варьируется.

Контакт взаимодействующими деталями осуществляется между горизонтальным шлицом 7 ведущей шаровой цапфы 1, выполненным на внутренней поверхности, и канавкой промежуточного звена 2, выполненной на его внешней шаровой поверхности, канавкой 9, выполненной на внутренней шаровой поверхности промежуточного звена, и вертикальным шлицом 8, выполненным на внешней шаровой поверхности ведомой шаровой цапфы 3. Размер контактных площадок варьируется.

Устройство универсальный шарнир для соединения валов, передающих крутящий момент под различными, возможно, меняющимися углами работает следующим образом. При вращении ведущего вала крутящий момент ведущей шаровой цапфе 1 воздействует через горизонтальный шлиц 7 на стенки канавки вращая промежуточное звено 2, которое своим шлицом 8 воздействует на стенки канавок ведомой шаровой цапфы 3 передавая крутящий момент на ведомый вал. При этом шаровые цапфы 1, 2 и промежуточное звено могут поворачиваться относительно друг друга на углы более 90°.

Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает перемещение ведомой цапфы с валом в вертикальной плоскости, а ведущей цапфы с валом в горизонтальной плоскости, это обеспечивает возможность карданного соединения валов. Площадь контактов шлицов и канавок больше чем вилок карданной передачи отсюда использование заявляемого изобретения позволит повысить долговечность карданных передач или снизить их вес и металлоемкость, снизить расколы по эксплуатации и ремонту.

Изобретение относится к области машиностроения. Универсальный шарнир для передачи вращательного движения между валами в месте пересечения осей для валов с пересекающимися осями не под постоянным углом содержит ведущую и ведомую шаровые цапфы с промежуточным звеном, шарнирно скрепленные стопорными кольцами. Достигается это тем, что все контактные поверхности ведущей и ведомой шаровых цапф, а также и соединительного звена выполнены шарообразными. Контакт взаимодействующими деталями осуществляется между горизонтальным шлицом ведущей шаровой цапфы, выполненной на внутренней поверхности, и канавкой промежуточного звена, выполненной на внешней шаровой поверхности, канавкой, выполненной на внутренней шаровой поверхности промежуточного звена, и вертикальным шлицом, выполненным на внешней шаровой поверхности ведомой шаровой цапфы. Размер контактных площадок варьируется. Достигается уменьшение габаритов механизма с возможностью передачи значительного передаточного момента. 4 ил.

Универсальный шарнир для передачи вращательного движения между валами в месте пересечения осей для валов с пересекающимися осями не под постоянным углом, содержит ведущую и ведомую шаровые цапфы с промежуточным звеном шарнирно скрепленные стопорными кольцами, это достигается тем, что все контактные поверхности ведущей и ведомой шаровых цапф, а также и соединительного звена выполнены шарообразными, а контакт взаимодействующими деталями осуществляется между горизонтальным шлицом ведущей шаровой цапфы, выполненной на внутренней поверхности, и канавкой промежуточного звена, выполненной на его внешней шаровой поверхности, канавкой, выполненной на внутренней шаровой поверхности промежуточного звена, и вертикальным шлицом, выполненным на внешней шаровой поверхности ведомой шаровой цапфы, размер контактных площадок варьируется.