Карданный шарнир Советский патент 1979 года по МПК F16D3/28 B60K17/22 

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к трансмиссии автомобиля.

Известен кардан-ный шарнир, содержащийкрестовину, на шипах которой смонтированы игольчатые подшипники, имеюп ие наружные обоймы с кольцевой проточкой и вилку, в отверстиях которой размешены шипы с подшипниками и обоймами, причем на внутренней поверхности отверстий вилки карданного вала имеются кольцевые канавки, в которых установлены втулки из эластичного материала, входящие в кольцевые проточки наружных обойм подшипников. Длина образующей эластичной втулки значительно меньше длины образующей поверхности отверстия ВИ.ЛКИ и наружной поверхности обоймы подшипника 1.

К недостаткам такой конструкции относится малая демпфирующая способность эластичной втулки, недостаточная контактная и усталостная прочность.

Известен также карданный шарнир, содержащий крестовину, на шипах которой смонтированы подшипники, имеющие обоймы, установленные с возможностью ограниченного перемещения и расположенные в

отверстиях вилки карданного вала, причем на каждой обойме подшипника для взаимодействия с вилкой карданного вала установлена эластичная втулка 2.

Недостатками этой конструкции являются низкая нагрузочная способность и низкая долговечность карданного шарнира.

Цель изобретения - увеличение срока службы карданного Щарнира путем снижения динамических нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в отверстиях вилки карданного вала установлены цилиндрические спирали для взаимодействия с эластичными втулками. Кроме того, на наружной поверхности каждой эластичной втулки может быть выполнена винтообразная канавка для расположения в ней цилиндрической спирали; в каждом отверстии вилки на внутренней его поверхности может быть выполнена винтообразная канавка для расположения в ней цилиндрической спирали; на наружной поверхности каждой эластичной втулки и внутренней поверхности каждого отверстия вилки могут быть выполнены винтообразные канавки для расположения цилиндрической спирали, а

цилнндрическая спираль может быть вьшолнена пустотелой с глухими торцами и заполнена демпфирующей средой.

На фиг. I изображен предлагаемый карданный шарнир, общий вид; на фиг. 2 - размещение цилиндрической спирали в канавке, выполненной на эластичной втулке; на фиг. 3 - размещение цилиндрической спирали в вилке карданного щарнира; на фиг. 4 - размещение спирали в канавках, выполненных во втулке и вилке карданного щарнира; на фиг. 5 - вариант выполнения спирали.

Карданный щарнир содержит крестовииу I с шипами 2, а между обоймой 3 игольчатого подшипника 4 и поверхностью 5 отверстия 6 вилки 7 карданного вала 8 втулку 9. Цилиндрическая спираль 10 из упругого материала с высоким коэффициентом трения, например, резины, установлена между наружной поверхностью 11 втулки 12 и поверхность отверстия б вилки карданного вала 8, причем цилиндрическая спираль 10 может устанавливаться в винтовых канавках 13, выполненных на поверхности 5 отверстия 6 вилки 7 карданного вала 8 (см. фиг. 3), или на наружной поверхности П эластичной втулки 12 (см. фиг. 2), причем в обоих случаях выступающая часть составляет до 0,4 параметра сечения витка цилиндрической спирали.

При установке цилиндрической спирали в винтовых канавках 13, выполненных как на поверхности 5 отверстия 6 вилки 7 карданного вала 8, так и на наружной поверхности 11 эластичной втулки 12 (см. фиг. 4), зазор между ними составляет до 0,2 параметра сечения витка цилиндрической спирали.

Для использования карданного шарнира при различных динамических нагрузках и обеспечения различной его нагрузочной способности цилиндрическая спираль может иметь круглый, прямоугольный или трапецевидный профиль (в порядке возрастания нагрузок).л

Для увеличения долговечности карданного шарнира можно использовать также пустотелый профиль для цилиндрической спирали 10 с глухими торцами 14 и заполненйый демпфирующей средой 15, например, маслом или гранулированной засыпкой (см. фиг. 5).

Установление цилиндрической спирали 10, опирающейся на эластичную втулку 12 и поверхность отверстия б вилки 7 карданного вала, в канавках, выполненных на обоих поверхностях -- втулки и отверстия - позволяет достичь уменьшения динамических нагрузок вследствие увеличения сопротивляемости профиля цилиндрической спирали при сближении поверхностей между собой, включая и сложное их перемещение

653444

под углом, так как усилия могут быть приложены при его изменении от О до 180°, вследствие возможности перемещения шипа 2 крестовины 1 в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях. В данной конструкции проявляется нелинейная зависимость деформации эластичной втулки 12 в комплексе с цилиндрической спиралью 10 из фрикционного материала от деформирующих усилий, как правило динамических. Кроме того, этот эффект возрастает из-за того, что часть цилиндрической спирали размещена в винтовой канавке (для случая закрепления или размещения на поверхности втулки или отверстия вилки карданного вала - до 0,6 параметра ее витка), не говоря о размещении цилиндрической спирали в канавках, выполненных на обеих поверхностях одновременно. Наличие различного сцепления со стенками канавок, выполненных в различных материалах, вследствие разного коэффициента трения между ними, также способствует повышению демпфирующей способности и увеличению кантактной прочности деталей карданного шарнира. Конструкция карданного шарнира позволяет производить сборку с предварительным натягом (дефор.мацией) в цилиндрической спирали, что также благоприятно сказывается на улучшении демпфирующих свойств и увеличении несущей способности и долговечности карданного щарнира, так как при воздействии щипа крестовины на какой-либо участок эластичной втулки возникающее давление эстафетно передается по всей спирали. Причем, если с одной стороны витки цилиндрической спирали сжимаются, то с противоположной - они упруго разжимаются, стараясь занять свое исходное недеформиро. ванное положение. Все.это обеспечивает автоматическое распределение приложенного давления не на узкий участок соединения, а на всю втулку и цилиндрическую спираль, при этом увеличивается время воздействия динамической нагрузки, т. е. оно как бы растяги&ается на некоторую величину, благодаря чему узел испытывает не резкий динамический удар, а как бы растянутое во времени, длительно действующее статическое напряжение, что вызывает повышенную работоспособность узла и выгодно отличает предлагаемую конструкцию от существующих.

Использование промежуточной цилиндрической спирали между отверстием в ушке вилки карданного вала и эластичной втулкой позволяет увеличить межремонтный пробег карданного шарнира и обеспечить узлу ремонтопригодность.

Формула изобретения

Карданный шарнир, содержащий крестовину, на шипах которой смонтированы под