Шарнир Советский патент 1992 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности для передачи крутящего момента и осевых усилий между валами, размещенными под углом друг к другу.

Цель изоберетения - повышение нагрузочной способности и расширение области применения.

На фиг.1 показан шарнир, вид сбоку; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - центральный шар, общий вид; на фиг.4 - вид Б на фиг.1.

Шарнир содержит две вилки 1 и 2, расположенные между ними центральный шар 3 и промежуточные элементы 4 в виде конических роликов, а также обойму 5 и эластичные манжеты б, охватывающие упомянутые вилки.

Каждая из вилок 1, 2 выполнена в виде цапфы 7 с торцовыми выступами 8, образованными наружной сферической поверхностью 9, внутренними выпуклыми

тороидальными поверхностями 10, торцовой поверхностью 11, боковыми коническими поверхностями 12 и внутренней цилиндрической поверхностью 13 в виде пояска.

Центральный шар 3 выполнен со сферической наружной поверхностью 14, с двумя расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях меридианальными канавками 15 с внутренними вогнутыми тороидальными поверхностями 16(фиг.2,3). а также с расположенными в экваториальной плоскости двумя парами диаметрально противоположных цилиндрических отверстий 17 (фиг.2, 3), оси которых расположены под прямым углом друг к другу и симметрично относительно осей канавок 15.

Прсмежуточный элемент 4 выполнен в виде ролика с боковой конической поверхностью 18 (фиг.2), с выпуклой сферической поверхностью 19, сопряженной с большим основанием конической поверхности, а также с осевыми наружной и внутренней цилиндрическими цапфами 20, 21.

Обоймэ 5 выпотненз составной из двух полуобойм 22 (фиг 2), каждая из которых выполнена с внутоенней сферической поверхностью 23, с двумя расположенными в экваториальной плоскости и под прямым углом друг к другу цилиндрическими отверстиями 24 (фиг.2), а также с П-образным пазом 25 (фиг.2, 4) с одной стороны от продольной линии у-у разъема и с П-образным выступом 26(фиг.2, 4) с другой стороны. Паз 25 и выступ 26 образуют замок, фиксируемый посредством штифта 27, ось которого расположена параплельно продельной оси

х-х шарнира.

Сферические поверхности 9. 23 выполнены одного радиуса. Радиус г профиля поверхности 16 определен из выражения г - Ro sin а, где RO - радиус наружной сферической поверхности 14; а- угол наклона боковой конической поверхности 12 к

плоскости Z-Z симметрии.

Вершина конических поверхностей 12, 18 расположена в центре 0 шарнира. Суммарный угол профилей выступа 8 вилки 1. 2 и ролика 4 выполнен равным 90°, т.е. 2 а +

2 /3 90°, где /3 - угол наклона поверхности 16 к оси ролика.

Сборку шарнира осуществляют следующим образом.

Вилки 1, 2 вводят выступами 8 в канавким 15 шара 3. Ролики 4 вводят цапфами 21 в отверстия шара 3, затем надевают полуобоймы 22, введя цапфы роликов 4 в отверстия 24. после чего полуобоймы 22 фиксируют друг относительно друга посредством штифтов 27, при этом выступы 26 рас- полагаются в пазах 25. Затем обойму 5 соединяют с соответствующей цапфой 7 обеих вилок, предварительно смазав взаимодействующие поверхности.

Передача крутящего момента осуществляется как за счет взаимодействия боковых поверхностей 18 роликов 4 с боковыми поверхностями 12 вилок 1. 2, так и за счет взаимодействия тороидальных поверхностей 10 вилок 1,2с тороидальными поверхностями 16 шара 3.

Передача растягивающих осевых усилий осуществляется за счет взаимодействия сферических поверхностей 9 вилок 1, 2 со

сферическими поверхностями 23 полуобойм 22. Передача сжимающих усилий осу- ществляется за счет взаимодействия указанных поверхностей, а также поверхностей 10. 16.

Компенсация угловых смещений соединяемых валов осуществляется за счет поворотных движений блока, составленного из центрального шара 3, роликов 4 и обоймы 5. Этот блок устанавливается в меридианальной плоскости при вращении вилок.

Выполнение шарнира с дополнительными роликами, размещенными между каждой из пар боковых смежных поверхностей вилок, подвижное соединение каждого из

роликов с центральным шаром и обоймой, посредством размещения его цапф в цилиндрических отверстиях, обеспечивает возможность передачи крутящего момента в разноименных направлениях с сохранением синхронности передачи, чем достигается расширение области применения.

Выполнение центрального шара с двумя расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях меридианальными

канавками с вогнутыми тороидальными поверхностями, выполнение внутренних поверхностей вилок тороидальными, т.е. ответными упаомянутым поверхностям, а также обеспечение контактирования этих поверхностей обеспечивает передачу крутящего момента не только за счет взаимодействия боковых поверхностей вилок с боковыми поверхностями роликов, но и за счет взаимодействия внутренних поверхно- стей вилок с поверхностями канавок центрального шара, чем достигается повышение нагрузочной способности.

Ф ор м у л а и зобрете н и я 1. Шарнир, содержащий две вилки, соединенные друг с другом центральным шаром и парой промежуточных элементов в виде конических роликов, а также посредством охватывающей их обоймы, при этом каждая вилка имеет торцовые выступы, ограниченные наружной сферической поверхностью, внутренней поверхностью и боковыми коническими поверхностями, центральный шар выполнен с наружной сферической поверхностью и с расположенной в экваториальной плоскости одной парой диаметрально противоположных цилиндрических отверстий, каждый ролик выполнен с боковой конической поверхно- стью, вершина конуса которой размещена в центре шарнира, а также с выпуклой сферической поверхностью со стороны большего основания конической поверхности и двумя осевыми наружной и внутренней цилиндри- ческими цапфами, в экваториальной плоскости обоймы со стороны внутренней поверхности выполнена пара диаметрально противоположных отверстий, причем каждый -ролик сопряжен своей конической по- верхностью с боковыми коническими поверхностями выступов вилок, наружная цапфа ролика размещена в отверстии обоймы, а внутренняя цапфа - в отверстии центрального шара, отличающийся тем. что.с целью повышения нагрузочной способности и расширения области применения путем передачи крутящего момента в противоположном направлении с сохранением синхронности передачи, он снабжен двумя дополнительными промежуточными элементами в виде конических роликов, при

этом центральный шар выполнен с дополнительной парой диаметрально расположенных отверстий, ось которых расположена перпендикулярно оси упомянутой пары отверстий, а также - с двумя расположенными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и симметрично относительно осей отверстий меридиональными канавками с вогнутыми тороидальными поверхностями, внутренние поверхности выступов вилок выполнены тороидальными, ответными тороидальным поверхностям центрального шара, обойма выполнена с другой парой размещенных в экваториальной плоскости диаметрально противоположных цилиндрических отверстий, ось которых расположена перпендикулярно оси упомянутых отверстий, выполненных также цилиндрическими, причем внутренняя поверхность обоймы выполнена сферической, а тороидальные поверхности выступов вилок расположены в контакте с ответными поверхностями центрального шара.

2. Шарнир по п.1 .отличающийся тем. что радиус г профиля канавки центрального шара определяется соотношением

r-Ro.slna,

где Ro - радиус наружной сферической поверхности центрального шара;

a - угол наклона боковой конической поверхности выступа вилки к плоскости симметрии.

3. Шарнир по л.1, отличающийся тем, что обойма выполнена составной из двух полуобойм с продольной плоскостью разьема, причем каждая из полуобойм выполнена с П-образным пазом с одной сторо- ны от линии разьема и t П-образным выступом с другой стороны, при этом каждый выступ одной полуобоймы расположен в соответствующем пазу другой полуобоймы и зафиксирован штифтом, ось которого расположена параллельно продольной оси шарнира.

4. Шарнир по п. 1,отличающийся тем, что суммарный угол профилей выступа вилки и ролика определяется соотношением

2а+2Ј-90 ,

где ft - угол наклона конической поверхности ролика к его оси.

чЧе 5

-

9

Фиг1

Изобретение относится к машиностроению и м.б. использовано для соединения валов, расположенных под углом друг к другу. Цель изобретения - повышение нагрузочной способности и расширение области применения. Шарнир содержит две вилки с торцовыми выступами 8. центральный шар s - 20 гч. ® 25 22 2V /2 3, промежуточные элементы 4 в виде кони ческих роликов, составную обойму 5. а также эластичные манжеты. Выступы 8 вилок выполнены с наружными сферическими поверхностями 9, с боковыми коническими поверхностями и с внутренними тороидальными поверхностями. Шар 3 выполнен с двумя меридианальными канавками, образованными тороидальными поверхностями 16. и соединен с обоймой 5 посредством элементов 4. Передача крутящего момента осуществляется синхронно в разноименных направлениях за счет взаимодействия поверхностей 12. 18, соответственно вилок и элементов 4. а также за счет взаимодействия внутренней тороидальной поверхности вилок и тороидальной поверхности 16 шара 3. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. Ё з CJ 00 V4 ON

Фиг.З

Вид б

ФагЧ