Гомокинетическая шарнирная передача автотранспортного средства Советский патент 1984 года по МПК B60K17/22 F16D3/84 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано трансмиссиях транспортных средств.

Известна гомокинетическая шарнирйая Передача автотранспортного средства, содержащая соединенный посредством карданных шарниров с ведущим и ведомым валами промежуточный вал, при этом каждый карданный шарнир включает в себя ступицу, трехцапфовый узел с роликами, смонтированными на игольчатых подшипниках, установленный на промежуточном валу с возможностью осевого перемещения по отношению к ступице, и упругий элемент в виде цилиндрической пружины в одном из шарниров, расположенный между ступице и торцом промежуточного вала С13.

ДСедоотатком известного устройства является повышенная шумность работы.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик путем снижения уровня шума при работе передачи.

Указанная цель достигается тем, что в гомокинетической шарнирной передаче автотранспортного средства, содержащей соединенный посредством карданных шарниров с ведущим и ведомым валами промежуточный вал при этом каждый карданный шарнир включает в себя ступицу, трехцапфовый узел с.роликами, смонтированным на игольчатых подшипниках, установленный на промежуточном валу с возможностью осевого перемещения по отношению к ступице, и упругий элемент в виде цилиндрической пружин1ы в одном из шарниров, расположенный между ступицей и торцом промежуточного вала, каждый карданный шарнир дополнительно снабжен опорной деталью с внутренней вогнутой сферической поверхностью, охватывающей ступицу и трехцапфовый узел, и дисквым упором с .внешней выпуклой сферической поверхностью, установленным на промежуточном валу с зазором к опорной детали, при этом упр,угий элемент другого шарнира также выполнен в виде цилиндрической пружин

Кроме того, между юбкой трех-j цапфового узла и юбкой дискового упора каждого карданного шарнира размещен упругий амортизатор.

При этом дисковый упор установлен неподвижно в осевом направлении на промежуточном валу и имеет три разделенных секторами стойки, расположенные между фланцами ступицы, причем на каждой стойке со стороны ступицы выполнены выемки в виде желоба, и с противоположной стороны - скосы, направленные под углом к оси вала.

Кроме того, дисковый упор установлен на промежуточном валу с осевой подвижностью.

На фиг.1 изображена шарнирная передача, вид с разрезом по оси одного из шарниров; на фиг.2 - вариант выполнения карданного шарнира с упругим амортизатором; на фиг.З вариант выполнения карданного с неподвижным в осевом направO лении дисковым упором; на фиг.4 проекция дискового упора (фиг.З) на плоскость, перпендикулярную оси промежуточного вала; на фиг. 5 - А-А на фиг.4 (дискового упора);

5 на фиг. б -разрез Б-Б на фиг. 5 (стойки дискового упора).

Карданная пе(едача (фиг.1) соединяет ведущий вал (не показан) с ведомым .валом 1 Посредством первоQ го скользящего карданного шарнира 2, промежуточного вала 3 и второго скользящего карданного шарнира 4.

Два карданных .шарнира 2 и 4 являются одинаковыми, скользящими кар5 данами трехцапфового типа, расположенными симметрично по отношению к промежуточному валу 3, поэтому ниже описан один карданный шарнир 4. Карданный шарнир 4 содержит трехцапфовый узел 5, установленный на конце вала 3 пс средством кольцеобразной юбки 6. От юбки 6 отходят радиально три цилиндрических оси 7, расположенные под углом 120Р один к другому и на каждой из которых установлен посредством игольчатого подшипника 8 свободно вращакнцийся сферический ролик 9.

Каждый ролик 9 установлен в выточке 10 ступицы 11, изготовленной

0 зацело с ведомым валом 1. Выточки 10 являются поперечными кругообразными секциями и располагаются параллельно оси конца вала 1, точно описывая каждую из двух дорожек качения

5 встановленного ролика 9..

Ступица оканчивается плоской поверхностью 12 и имеет в своей центральной части выемку 13 с плоским дном, перпендикулярным оси Х-Х.

0 Спиральная пружина 14 расположена между дном выемки 13 и сферически выгнутой чашкой 15, расположенной на сопряженном с чашкой сферическом конце вала 3 и образующем шаровую

опору на этом конце вала.

Карданный шарнир 4 укомплектован опорной деталью 16 из листового материала, часть которой насажена на внешнюю периферическую поверхность ступицы 11 и закреплена за0 каткой 17 края, противолежащего валу 3. Между ступицей 11 и опорной деталью 16 установлена уплотнительная прокладка 18. Часть опорной детали 16, противолежгицая ступи5 це 11, образует сегмент сферы, внутренняя сферическая поверхность 19 которой соосна с концом вала 1, и з канчивается выточкой 20, к которой прикреплен посредством кольца 21 широкий конец эластичного кожуха 22 другой конец этого кожуха закреплен с помощью хомута 23 непосредственно на валу 3. Дисковый упор 24, образующий опорную поверхность, расположен в пространстве, ограниченном сферической поверхностью 19. Эта деталь представляет собой обод 25 с выпуклой сферической поверхностью 26, со пряженной с поверхностью 19. Радиал ная передняя часть обода 25 предста ляет собой кольцевую выемку, сделан ную с целью уменьшения веса детали. От внутренней части другой поверхности отходит к трехцапфовому узлу кольцеобразная юбка 27, которая ока чивается плоским срезом Обод 25 и юбка 27 изготовлены из одной -загото ки и содержат центральное отверстие 28, диаметр которого больше диаметра вала 3 на величину, достаточную чтобы радиальный зазор мог исключать круговое движение этого вала при максимально возможном угле отклонения, соответствующем максималь ному удлинению кардана. Дисковый упор 24 имеет возможность свободно перемещаться в осевом направлении на валу 3. Расчет такой, что когда трехцапфовый узел находится под максимальным углом и опирается на опорную деталь 16 посредством дискового упора 24, ролики 9 находятся на краю дорожек качения ступицы 11, с которых они не могут выйти. Юбка 27 упора 24 достаточно длинна, чтобы в положении максимсшьного удлинения шарнира единственный контакт между трехцапфовым узлом и упором 24 осуществляется через взаимный контакт юбок 6 и 27. Ступица, опорная деталь и эластичный кожух герметически ограничивают пространство, задерживая смазку и предохраняя механизм от внешних факторов. Гомокинематическая шарнирная передача работает следующим образом. При нормальной работе промежуточный вал 3 аксиально колеблется вокруг среднего положения почти сим метрично по отношению к двум кардан ным шарнирам 2 и 4 и поддррживается около этого положения двумя пружинами 14, которые компенсируют дифференциальной реакцией бокояые ускорения умеренной величины, вызванные профилем дороги. В этих условиях в каждом карданном шарнире дисковый упор 24 свободен от всех соприкосновений и находится в неустойчивом положении между трехцапфовым узлом и опорной деталью 16. Следовательно, не имеется ни трения, ни износа этой детали. В случае движения при максимальном удлинении передачи оба карданных шарнира работают следующим образом. Юбки 6 трехцапфовых узлов толкают-соответствующие юбки 27 дисковых упоров 24 и они, перемещаясь, опираются или почти опираются своими сферическими поверхностями 26 на внутренние сферические поверхности 19 опорных деталей 16, образуя шаровое соединение. Максимальное удлинение трансмиссии, следовательно, распределяется равномерно на два поворотных карданных шарнира 2 и 4, т.е. достаточно, чтобы дорожки качения кгшдой ступицы работали под углом половины поворота передачи. Во всех случаях две пружины 14 играют важнуюроль распределения хода между двумя карданными шарнирами и центрирования вала 3, что изба вляет от контакта упоры .24 и опорные детали 16. Кроме того, ролики 9 никогда не могут задевать деталь 16 или дно выточки 10, что вызвало бы серьезные неудобства, вызывая большое количество толчкой и шумов (карданные шарниры работают под углом во время вращения. Если имеют место боковые перегрузки, приложенные к трансмиссии, то в этом случае может быть установлен упругий амортизатор 29 между юбкой 27 дискового упора 24 и юбкой 6 трехцапфового узла 5 (фиг.2). Этот амортизатор может быть изготовлен либо из закаленной гофрированной стали, как показано на фигуре, или типа Вельвиль f или из плотного или расширяющегося упругого материала. Амортизатор может быть также заменен очень короткой спиральной пружиной, значительно более жесткой, чем пружина 14. Упор 30 из упругого материала (фиг.2), расположенный внутри пружины 14, ликвидирует или уменьшает удары от контакта смежными витками этих пружин. Дисковый упор 24 предназначен только для карданных шарниров, поворачивающихся относительно в малых пределах. В действительности, когда общий ход поворота карданного шарнира значителен (удлинение вызывает сильное сжатие), чтобы обеспечить нормальное функционирование карданного шарнира во всех положениях, дисковый упор должен входить частично или полностью в ступицу без соприкосновения с ее стенками. Для осуществления изложенного дисковый упор 24 установлен неподвижно на валу 3 (фиг.З) и имеет три

сектора, разделяющих три радиально направленные стойки 31, выходящие из юбки 27 и заканчивающиеся на концах сферической поверхностью 26 (фиг.4-6. Каждая стойка имеет осевой размер такой же как и юбка 27 и имеет максимальную ширину, которая позволяет ей входит между двух фланцев ступицы 11 и эта ширина уменьшается в направлении, противоположном ступице, за счет выполненных на стойках скосов 32, направленных под углом к оси вала 3, Внешняя поверхность 33 юбки 27, расположенная между стойками 31, имеет форму усеченного конуса и сход в направлении, противоположном ступице Выемка 34 стойки 31, повернутая к ступице, сделана в виде желоба на стдроне, противоположной полости 35, сделанной с целью уменьшения веса детали.

Юбка 27 удерживается осиально против юбки 6 трехцапфового узла стопорным кольцом 36, установленным на валу 3 с упором на его выступ 37.

5 ГО 9

8 7J4f62Sj

Фчг. J

Ролики трехцапфового узла установлены каждый с небольшим зазором в выемке 34 стойки 31, что гарантирует регулировку угловой установки упора 24 относительно трехцапфового

узла и, как следствие, надежное вхождение стойки 31 в ступицу при работе карданного шарнира на сжатие.

Предлагаемая гомокинетическая шарнирная передача имеет следующие

o преимущества: полное отсутствие ударов и, следовательно, шума при всех случаях и на всем пройденном пути; использование одинаковых поворотных карданов и распределение

равномерно между ними осевых движений удлинения и сжатия, каждый кардан таким образом имеет минимальный объем и -Sec; осевое перемещение совершенно свободное, обеспечивающее хорошую фильтрацию вибраций и полную изоляцию ведущих узлов машины от ведомых и наоборот; большой срок службы шарниров, так как износ распределяется по всей длине поверхности качения. 8 4

гг 7

1.ГОМОКИНЕТИЧЕСКАЯ ШАРНИРНАЯ ПЕРЕДАЧА АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕД СТВА, содержащая соединенный посред ством карданных шарниров с ведущим и ведомым валами промежуточный вал, при этом каждый карданный шарнир включает в себя ступицу, трехцапфовый узел с роликами, смонтированным на игольчатых подшипниках, установленный на промежуточном валу с возможностью осевого перемещения по отношению к ступице, и упругий элемент в виде цилиндрической пружины в одном из шарниров, расположенный между ступицей и торцом промежуточного вала, отличающа-яся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем сниж ния уровня шума при работе передачи 4 77 ff 6 Г9 г7 28f6f52r каждый карданный шарнир дополнительно снабжен опорной деталью с внутренней вогнутой сферической поверхностью, охватывающей ступицу и трехцапфовый узел, и дисковым упором с внешней выпуклой поверхностью, установленным на промежуточном валу с зазором к опорной детали, при этом упругий элемент другого шарнира также выполнен в виде цилиндрической пружины, 2.Передача поп.1,отличаю щ а я с я тем, что между юбкой трехцапфового узла и юбкой дискового упора каждого карданного шарнира размещен упругий амортизатор. 3.Передача поп.1, отличающаяся тем, что дисковый упор установлен неподвижно в осевом направлении на промежуточном валу и имеет три разделенных секторами стойки, расположенные между фланцами ступицы, причем а каждой стойке со стороны ступицы выполнены выемки в виде желоба, а с противоположной стороны - скобы, найравленные под углом к оси вала, 4.Передача поп.1, отличающаяся тем, что дисковый упор установлен на промежуточном валу с осевой подвижностью.

J