Универсальный шарнир Кипорука Советский патент 1992 года по МПК F16D3/26 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах, передающих крутящий момент между подвижными валами, в частности в шарнирах равных угловых скоростей.

Известны конструкции шарниров равных угловых скоростей, имеющих наружную обойму, прикрепленную к концу одного вала, внутреннюю обойму, прикрепленную к концу другого вала, расположенного под углом к первому. Обе обоймы выполнены с одинаковыми канавками качения, изогнутыми в меридиональной плоскости, в которых размещены шарики одинакового размера, которые удерживаются в одной плоскости сепаратором, который размещен между внутренней сферической поверхностью наружной обоймы и наружной сферической поверхностью внутренней обоймы.

Недостатком таких конструкций является то, что они требуют высокой точности изготовления, и при этом нетехнологичны, так как обработка канавок затруднена из-за их тороидальной формы. Сборка таких шарниров трудоемка и плохо поддается механизации из-за сложных манипуляций при совмещении трех сферических деталей и заполнении канавок шариками Кроме этого передаваемый момент ограничен геометрическими размерами обойм, свойствами их материалов и количеством шариков, так как передача осуществляется контактными напряжениями в местах их соприкосновения с обоймами.

Известны также шарниры равных угловых скоростей, состоящие из наружной и внутренней обойм с одинаковыми канавками качения, изогнутыми в меридиональной плоскости, в которых размещены шарики одинакового размера, которые удерживаются в одной плоскости сепаратором, который размещен между внутренней сферической поверхностью наружной обоймы и наружной сферической поверхностью внутренней обоймы, несущая способность которых увеличивается за счет установки дополнительных шариков меньшего размера, удерживаемых в одной плоскости тем же сепаратором, размещенных в соответственно меньших канавках наружной и внутрен f

Ё

VI

VI

Os 00 00

Јь

00

ней обойм, которые расположены между основными канавками.

Недостатком данной конструкции является то, что она требует еще более высокой точности изготовления, и при этом также нетехнологичны, так как обработка канавок затруднена из-за их тороидальной формы, а количество их увеличилось вдвое. Кроме этого требуется селективный подбор обеих групп шариков по минимальным отклонениям их размеров для обеспечения одновременного замыкания всех шариков при передаче крутящего момента. Сборка таких шарниров трудоемка и плохо поддается механизации из-за сложных манипуляций при совмещении трех сферических деталей и заполнении канавок шариками. Несмотря на увеличение количества шариков, передаваемый момент так же ограничен из-за того, что количество дополнительных шариков не может быть больше количества промежутков между основными шариками. При передаче крутящего момента контакт шариков и обойм происходит по одним и тем же беговым дорожкам, что приводит к их износу. Данная конструкция шарнира неремонтопригодна, так как рабочие поверхности при их износе не могут быть восстановлены на универсальном оборудовании.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение передаваемого крутящего момента, увеличение долговечности, улучшение технологичности изготовления и сборки, а также улучшение ремонтопригодности.

Указанная цель достигается тем, что наружная и внутренняя обоймы выполнены сферическими и не имеющими канавок, вместо шариков установлены ролики, которые удерживаются в одной плоскости сепаратором, размещенным между обоймами. Ролики могут быть расположены в один или несколько рядов. В меридиональной плоскости шарнира ролики круглые и могут свободно перекатываться между наружной и внутренней обоймами, а в плоскости отверстий сепаратора ролики овальные и могут поворачиваться на небольшой угол до полного замыкания между обоймами. При этом линия, соединяющая два противоположных пятна контакта ролика, расположена к поверхностям обойм под углом, близким к прямому косинус которого не превышает коэффициента трения скольжения применяемых материалов роликов и обойм.

На фиг.1 изображена схема универсального шарнира в меридиональной плоскости; на фиг.2 изображена схема

универсального шарнира в сечении отверстий сепаратора.

Универсальный шарнир состоит из наружной сферической обоймы 1 и внутренней

сферической обоймы 2, между которыми размещен сепаратор 3, имеющий также сферические наружную и внутреннюю поверхности. Между обоймами 1 и 2 установлены, например, в один ряд ролики 4,

0 которые удерживаются в одной плоскости отверстиями сепаратора 3. Форма роликов 4 такова, что их размер в меридиональной плоскости шарнира меньше, чем в сечении отверстий сепаратора 3, причем в меридио5 нальном сечении ролики 4 круглые и они могут свободно вращаться в окнах сепаратора 3, а в сечении отверстий сепаратора 3 ролики 4 имеют переменную кривизну и могут только ограничено поворачиваться в ок0 нах сепаратора 3 до полного замыкания на обоймы 1 и 2, так как угол заклинивания роликов оказывается близким к прямому, но меньшим чем 90°, косинус которого не превышает коэффициента трения сколь5 жения применяемых материалов роликов и обойм.

Устройство работает следующим образом.

Под действием крутящего момента про0 исходит поворот роликов 4, контактирующих с обоймами 1 и 2, до полного замыкания их на обойму, внутренняя обойма 2 может свободно поворачиваться относительно наружной обоймы 1 в меридиональной плоско5 сти и при этом ролики 4 перекатываются по сферическим поверхностям обойм 1 и 2, не теряя с ними контакта.

В предложенной конструкции универсального шарнира величина передаваемого

0 крутящего момента может быть увеличена за счет увеличения количества роликов в ряду и количества рядов роликов. Поверхности обойм не имеют канавок и могут быть получены даже на универсальном

5 оборудовании. Отпадает необходимость селективного подбора групп роликов по размеру, так как замыкание ролика между обоймами происходит за счет его поворота и каждый ролик установится в соответству0 ющем его размеру положении. Долговечность такого универсального шарнира значительно выше, так как нет постоянно действующих дорожек качения или перемещения пятен контакта, они могут

5 перемещаться и распределяться по поверхностям сфер произвольно, следовательно, износ рабочих поверхностей от контактных напряжений меньше, кроме этого рабочие поверхности могут быть восстановлены на универсальном оборудовании и

шарнир снова может быть собран с другим или с этим же комплектом роликов, Формула изобретения Универсальный шарнир, содержащий две обоймы и сепаратор со средствами передачи крутящего момента, расположенный в меридиональной плоскости шарнира между внутренней сферической поверхностью одной обоймы и наружной сферической поверхностью другой обоймы, отличающийся тем, что, с целью увеличения передаваемого крутящего момента, долго0

вечности, повышения технологичности и расширения функциональных возможностей путем обеспечения заклинивания в обе стороны вращения, средства передачи крутящего момента выполнены в виде роликов овальной формы, большая Ось которых расположена вдоль срединной окружности сепаратора, при этом угол заклинивания роликов выполнен меньшим 90д, косинус которого не превышает коэффициента трения скольжения материалов роликов и обойм.

Сущность изобретения: шарнир содержит две обоймы и сепаратор с роликами овальной формы. Сепаратор расположен в меридиональной плоскости шарнир а между внутренней сферической поверхностью одной обоймы и наружной сферической поверхностью другой обоймы. Большая ось каждого ролика расположена вдоль срединной окружности сепаратора. Угол заклинивания роликов выполнен меньшим 90°, косинус угла .заклинивания не превышает коэффициент трения скольжения материалов роликов и обойм. 2 ил.

фиг. 1

фае. 2