Шарнир синхронного вращения Советский патент 1981 года по МПК F16D3/30 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к шарнирам синхронного вращения. Известен шарнир синхронного, вращения, содержащий корпус со сфери- . ческой наружной поверхностью без выступов и продольными канавками на ней, а также шарики, размещен ные в канавках корпуса и внутреннег элемента и заключенные в сепаратор Однако известный шарнир обладает недостаточной нагрузочной способностью при максимально допустимом угл отклонения из-за отсутствия упоров в корпусе и секторе. Цель изобретения - повышение нагрузочной способности шарнира при максимально допустимом угле отклоне ния. Указанная цель обеспечивается тем что шарнир синхронного вращения, содержащий корпус со сферической полостью и продольными канавкс1ми, установелнный внутри полости внутренний элемент со сферической наружной поверхностью и продольными канавка ли на ней, а также шарики, размещенные в канавках корпуса и внутреннего элемента и заключенные в сепаратор, снабжен упорами, расположенными на корпусе и сепараторе с возможностью взаимодействия между собой при максимально допустимом угле отклонения. При этом упор в корпусе может быть выполнен в виде выступа на сферической поверхности, имеющего опор- ную поверхность, расположенную концентрично оси вращения, а упор в сепараторе расположен на его торце и выполнен в виде поверхности вращения. Кроме того, упоры в сепараторе и корпусе могут быть выполнены в виде упругих элементов, например, в виде тарельчатой, спиральной или силообразной пружины, а также,.в виде блока из эластичного формующегося синтетического материала. Причем наружный диаметр пружины равен диаметру основания шарового сегмента с радиусом шара, равным радиусу сферической поверхности внутреннего элемента, а упор в корпусе может быть выполнен в виде кольца, размещенного на сферической поверхности концентрично оси вращения. Нафиг.1 показан шарнир синхронного вращения с упорной поверхностью в наружном шарнирном элементе, проольный разрез; на фиг.2 - то же, с аксимальным углом наклона элементов; на фиг.З - шарнир, в котором упорная поверхность лежит в зоне отверстия корпуса; на фиг.4 - шарнир, в котором на упорной поверхности корпуса закреплена пружина; на: фиг.5 - шарнир, в котором пружина закреплена на сепаратор ;на фиг.б - шарнир, в котором упругий элемент выполнен в виде блока из искусственного материала; на фигО шарнир, в котором на сепараторе за- креплена тарельчатая пружина; на фиг.8 и 9 - варианты выполнения тарельчатой пружины.

Шарнир состоит из наружного элемейта 1, имеющего полость 2 и ось 15 вращения 3. На внутренней стенке полости 2 по -окружности выполнены желобки или пазы 4, проходящие параллельно оси вращения 3, В полости 2 установлен внутренний элемент 5, 20 наружная поверхность которого имеет продольные желобки или пазы б. Внутренний элемент 5 и приводной вал 7 выполнены из одной детали. На .сферической поверхности 8 элемента 9 упра- влекия, установленного в виде отдельной конструктивной детали на внутреннем элементе 5, установлен сепаратор 10 с полусферической полостью, Центры 11 и 12 наружной сферы 8 и внутренней полости сепаратора 10 расположены по разные стороны от плоскости, проходящей через шарики 13. Сепаратор 10 содержит распределенные по его окружности окна 14, в которых удерживаются шарики 11, слу- ЗЗ жащие для передачи крутящего момента, которые располагаются также в двух противоположных желобках или пазах 4, и б наружного шарнирного элемента 1 корпуса и внутреннего шар- 40 вирного элемента 5. Для уплотнения полости 2 служит сильфон 15 в виде гармошки.

На стенке полости 2 наружного 45 шарнирного элемента 1 имеется расположенная концентрично к оси вращения 3 упорная поверхность 16, на которую опирается сепаратор 10 своей опорной поверхностью 17 при макси- 50 мальном угле наклона.

В ОДН.ОМ из конструктивных вариантов упорные поверхности 16 расположены в зоне отверстия наружного элемента 1 и скос образован его торцовой кромкой Опорная поверхность 17 сепаратбра 10, взаимодействующая с упорной поверхностьк 16, расположена с более тонкой в поперечном разрезе стороны сепаратора 10, и служит одновременно для. повышения статической 60 прочности.

В другом конструктивном варианте сепаратор 10 опирается на пружину 18, связанную с наружным элементом 1 через выступ 19. тогда роль опорной по- 65

верхности 16 выполняет конусная поверхность 20.

Кроме того, в одном из вариантов пружина 21 может быть закреплена на сепараторе 10 с помощью фиксирующего элемента 22, тогда в качестве упорной поверхности в наружном элементе 1 предусмотрена кольцеобразная поверхность 23, в которой пружина 21 при отклонении шарнира доходит до упора 16.

Сила воздействия пружины различна и зависит от типа шарнира. Так шарниры с большим сдвигом и большим углом наклона требуют большего нагружения, чем шарниры с малым сдвигом.

Упругий элемент 24 может быть выполнен также в виде блока из эластичного формующегося синтетического материала, который кольцеобразно охватывает выступ 19 наружного сферического элемента 1. При изгибе шарнира конусная поверхность 25 сепаратора 10 наталкивается на пружинный элемен и сжимает его. Благодаря сжатию упругого элемента 24 на сепаратор 10 действует противоположно направленная сила.

На сепараторе 10 может быть прикреплена также тарельчатая пружина 26, которая опирается на кольцо 27, расположенное на наружном элементе 1 в виде отдельной конструктивной детали, на поверхности которого выполнена опорная поверхность 16.

Шарнир может быть выполнен также в виде до-шарнира. Это шарниры, в которых шарики 13 управляются сепаратором 10 в. плоскости, проходящей через биссектрису угла наклона. При этом необходимо чтобы сепаратор имел внутреннюю и наружную шаровую поверхности, средние точки которых не бвлли бы идентичны со средней точкой шарнира.

Тарельчатая пРУЖина 26 может быть вйполнена различной формы, например содержать прорези- 8, распределенные по окружности радиально снаружи внутрь, причем в этой конструкции пружина 26 при иэгибе шарнира может выгибаться только на соответствующих прилегающих деталях.

Тарельчатая пружина 26 может быть выполнена также в виде сплошного диска без прорезей.

Применение тарельчатых пружин 26 на сепараторе 10 предпочтительнее, так как сепаратор производит дзйжени только на половинный угол наклона, в результате чего требуется незначительное конструктивное пространство.

Шарнир работает следующим образом

При максимальном угле наклона внутреннего элемента 5 сепаратор 10 вследствие упора не в срстоянии со- . вершать дальнейшее вращательное движение, так что шарики 13 в начальном участке наклона лежат в плоскости

29, которая к центральной оси внутреннего элемента 5 расположена под меньшим углом, чем к плоскости биссектрисы 30. При дальнейшем наклоне внутреннего элемента 5 этот угол становится еще больше, чем полуугол между центральными осями внутреннего и наружного элемента, так что центры шариков располагаются в плос кости 31, угол между которой и центральной осью внутреннего элемента 5 больше угла между плоскостью биссектрисы угла и центральной осью элемента 5.

Вследствие обусловленного изготовлением зазора между деталями шарнир имеет стремление к тому, что плоскость, содержащая центры шариков 13, перемещается с увеличивающимся уг-. лом наклона в направлении плоскости 29. Эта плоскость в виде круга перемещается при дальнейшем угле наклона шарнира благодаря ТОМУ, что сепаратор 10 во время качающегося вращения прилегает своей опорной поверхностью 17 к частям окружности упорной поверхности 16 в нап равлении плоскости в которой лежит теоретическая биссектриса 30, а затем в направлении плоскости 31.

В этом положении шарики 13 отжимаются обратно от кромки желобка в его основание и тем самым возникает повышенная предельно допустимая нагрузка шарнира, в результате чего при изгибе шарнира опора проходит приблизительно под углом 20-23°. Под определенным углом изгиба конусная поверхность 20 прилегает полностью и пружина 18 больше не может прогибаться.

Изобретение позволяет увеличить нагрузочную способность шарнира при максимальном угле наклона благодаря тому, что при угле наклона, несколько меньшем максимального, сепаратор прилегает к упору, в результате чего при дальнейшем наклоне внутреннего шарнирного элемента сепаратор снова занимает половину угла наклона между внутренним и наружным шарнирными элементами. Этим достигается независимый от нагрузки возврат шариков в плоскость биссектрисы угла наклона и безупречное синхронное вращение.

Выполнение упора упругим позволяет создать усилие,действующее в противоположном направлении по отношению к опрокидывающему моменту,которое позволяет облегчить управление шарниром.

Формула изобретения

1. Шарнир синхронного вращения, содержащий корпус со сферической

полостью и продольными канавками,установленный внутри полос ти внутренний элемент со сферической наружной поверхностью и продольными канавками йа ней, а также шарики,размещенные а канавках корпуса и внутреннего элемента и заключенные в сепаратор, отличающийся тем, что, с целью увеличения его нагрузочной способности при максимально допустимом угле отклонения, он снабжен упо10рами, раеполо кенными на корпусе и сепараторе с возможностью взаимодействия между собой при максимально допустимом угле отклонения.

2.Шарнир попЛ, отли15чающийся тем, что упор в корпусе выполнен в виде выступа на сферической поверхности, имеющего опорную поверхность, расположенную концентрично оси вращения, а упор в сепараторе расположен на его торце

0

и выполнен в виде поверхности вращения.

3.шарнир ПОП.1, отличающийся тем, что упор в сепараторе выполнен в виде упругого элемента.

25

4.Шарнир ПОП.1, отличающийся тем, что упор в корпусе выполнен в виде упругого элемента.

5.Шарнир попп.3и4, отличающийся тем, что упругий

0 элемент выполнен в виде тарельчатой пружины.

6.Шарнир по пп.З и 4, о т л ичающийся .тем, что упругий элемент выполнен в виде спиральной

5 пружины.

7.Шарнир по пп.3и4, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде силообразной пружины.

8.Шарнир по пп.З и 4, о тли 0чающийся тем, что упругий элемент вьтолнен в виде блока из эластичного формующегося синтетического материала.

9.Шарнир по пп.3,5 и 6, от л и 5чающийся тем, что наружный диаметр пружины равен диаметру основания шарового.сегмента с радиусом шара, равным радиусу сферической поверхности внутреннего элемента.

0

10.Шарнир ПОП.1, отличающийся тем, что упор в корпусе выполнен в-виде кольца , размещенного сферической поверхности концентрично оси вращения.

5

Приоритет по пунктам: 21.12.76 по п.1;

21.12.76 по пп.2-7.

Источники информации, if) принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка 2168203, к:л. F 16 D 3/30, 1971.

J/

Фиг. 7