SU1075962A3 - Трехшиповой шарнир равных угловых скоростей - Google Patents

Abstract

ТР ХИШПОВОЙ ШАРНИР РАВНЫХ |УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ, содержащий уста :новленную на одном из валов посред ством цилиндрической ступицы крест вину с равномерно расположенными по окружности шипами и св занную с др гим валом вилку, установленную с Фиг.1 зазором относительно крестовины и имеющую втулку на одном конце, цилиндрическа  поверхность которой имеет три паза, равномерно расположенных по окружности в осевом направлении и образующих дорожки качени  круглого поперечного сечени , и расположе ные в пазах сферические ролики , установленные посредством игольчатых подшипников на указанных шипах , отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД, пазы выполнены тороидальными, а отношение максимального рассто ни  между продольной осью вилки и тродольной осью пазов к радиусу тороидальной поверхности последних находитс  в пределах 0,25-0,75. Г038Г5136Г27 11 / //

Description

Изобретение относитс  к трансмис си м транспортных средств, в частно ти к карданным передачам и шарнирам этих передач. Известен трехшиповой шарнир равных угловых скоростей, содержащий установленную на одном из валов посредством цилиндрической ступицы крестовину с равномерно расположенн ми по ее окружности шипами и св зан ную с другим валом вилку, установле ную втулку на одном конце, цилиндри ческа  поверхность которой имеет тр паза,, равномерно расположенных по о ружности в осевом направлении и обр зующих дорожки качени  круглого поперечного сечени , и расположенные в пазах сферические ролики, установ ленные посредством игольчатых подти НИКОВ на указанных шипах l . Недостатком известного шарнира  вл етс  низкий КПД, вызванный боль шими механическими потер ми. Сравнительные лабораторные измерени  показали, что шарниры с треугольной крестовиной описанного тип при правильной их конструкции приво д т к самым малым механическим поте р м под действием вращающего -момент Эти потери пор дка 5/10.000 дл  раб чего угла, равного 5, и 2/10.000 дл , рабочего угла, равного З. И на против, те же измерени  показывают, что механические потери довольно быстро возрастают с увеличением угла Например, рабочему углу в 10° соответствуют механические потери, равные 25/10.000, противодействие сколь жению становитс  соответственно более значительным и шарнир с треуголь ной крестовиной тер ет, таким образом , частично свое преимущество перед другими типами телескопических соединений. Целью изобретени   вл етс  повышение КПД. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в шарнире пазы выполнены тороидальными, а отношение максималь ного рассто ни  между продольной осью вилки и продольной осью пазов к радиусу тороидальной поверхности .последних находитс  в пределах 0,25-0,75. На фиг. 1 представлен частичь J разрез по оси классического шарнира с треугольной крестовиной; на фиг.2 схема, соответствующа  шарниру по фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по оси предлагаемого шарнираJ на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 3} на фиг. 5 схема , соответствующа  шарниру по фиг. 3 и 4/ на фиг. ё - то же, второй вариант положени  деталей шарнира . Синхронный шарнир 1 (фиг. 1) содержит вилку 2 и трехцапфовый узел (треугольную крестовину) 3, закреп ленный на имеющем протовку конце тра.нсмиссионного вала 4 с продольной осью Z-Z. Вилка 2 имеет втулку 5 с осью Х-Х и выполненной .внутри проточкой. От этой втулки три выступа 6, соседние продольные кра  которых выполнены таким образом, чтобы определ ть между двум  наход щимис  р дом выступами дорожки качени  7 круглого сечени , расположенные на равном рассто нии (равные углы) один от другого. Ось Y-Y каждой дорожки качени  7 пр молинейна и параллельна оси Х-Х. Крепление: треугольной крестовины. на вале 4 осуществл етс  посредством ступицы 8 цилиндрической формы с выполненной внутри нее проточкой. От этой ступицы в радиальном направлении расход тс  три рукава или шипы 9 круглого сечени . На каждом шипе 9 имеетс  ролик 10 с внешней активной поверхностью 11 сферической формы. Между шипом 9 и роликом Ю установлен игольчатый подшипник 12, удерживаемый в осевом направлении посредством предохранительного устройства , образованного соответствующими шайбами ,13 и 14 и стопорным кольцом 15, которое входит в предусмотренную на конце шипа 9 выемку. Треугольна  крестовина 3 свободна в осевом направлении внутри вилки 2. Снаружи вилка 2 имеет круглую форму. Непроницаема  упруга  гармс ика 16 закреплена одним концом на поверхности втулки 5, окружает выступы 6 , затем подходит к проточенным пазам 17 дл  креплени , предусмотренным на вале 4. Гармошка 16 вместе с вилкой 2 ограничивает непроницаемую оболочку 18, котора  задерживает смазывающее вещество и защищает механизм. Когда величина угла образуемого осью Z-Z вала 4 сосью Х-Х мала, движение осевого скольжени  треугольной крестовины под действием вращающего момента осуществл етс  простым качением, с одной стороны, роликов на шипах посредством игольчатогс подшипника и, с другой стороны, сферической поверхности роликов по дорожкам качени  вилки. В этих услови х возвратно-поступательное движение роликов на их шипах 9,  вл н деес  результатом вращени  шарнира под углом, а также общее поступательное движение всех трех роликов ,  вл ющеес  результатом скольжени  треугольной крестовины, осуществл ютс  без существенного сопротивлени  даже при большом значении передаваемого момента вращени . На фиг. 2 схематически представлено положение ролика 10, когда шарвир 1 работает под заданным углом между ос ми Z-Z и Х-х. Качению ролика в плоскости Р в предпочтительном направлении преп тствует направл юща  дорожка качени  7, котора  заставл ет этот роЛик перемещатьс  по оси Y-Y, т.е. под углом сноса oi , образован.ным плоскостью Р ролика с осью Y-Y дорожки 7 относительно его естественного направлени  качени . Этот снос соответствует боковому скольжению ролика которое осуществл етс  одновременно с одной стороны, мезвду сферической поверхностью ролика и путем качени  и, с другой стороны, вращением ролика относительно его шипа 9. Посколь ку ролик установлен на игольчатом подшипнике, предполагаетс , что его вращение относительно шипа 9 абсолютно свободно. Следовательно, движение скольжени  по трассе может осу ществл тьс  только в плоскости, про ход щей через ось шипа. Если обозначить 0 рассто ние меж ду центром О треугольной крестовины и центром 0( ролика, и обозначить г и рассто ние между ос ми Х-Х и Y-Y, и выражение дл  эле ментарного скольжени  следующее , , dn P006-T- ot (Р J . COS« Шарнир (фиг. 3 и 4) существенно дтличаетс  от шарнира 1 (фиг. 1) лишь в двух аспектах. Во-первых, -центральной осью Y-Y каждой дорожки качени  7 вилки 2  вл етс  дуга, благодар  чему эти дорожки качени  имеют тороидальную форму. Радиус R каждого тора значительно больше максимального значени  г рассто ни  меж ду осью Х-Х и ду-гой Y-Y. В результа те такой конструкции свободное осевое скольжение треугольной крестови ны 3 в вилке сопровождаетс  скольже нием роликов на их шипах, независимо от размеров угла между ос мц Z-Z и Х-Х. Дл  обеспечени  этого сколь женин роликов относительно их шипов возросшего по сравнению с известной конструкцией (фиг. 1), длина игольчатого подшипника 12 превосходит длину роликов, что  вл етс  вторым различием между шарнирами, В представленном варианте гармошка 16 за|креплена на цилиндрическом кожухе ;19, который окружает выступы б вилки 2 на открытом конце последней. На фиг. 5 схематически представлено положение ролика 10/ когда центр О треугольной крестовины находитс  в своем среднем осевом поло жении в точке 0 оси Х-Х, котора  соответствует максимальному рассто нию г, определенному выше, как в случае, изображенном на фиг. 3, когда шарнир 1 работает под углом. На фиг. 6 представлена аналогична  схема , соответствующа  смещению h по оси Х-Х между точками О и 0. Угол 0 , образованный плоскостью Р ролика и касательной к траектории Y,-Y дорожки 7, меньше угла «; . С хорошим приближением этот угол может быть выражен следующим отношением: , 4(e)-(b).tgccA. (2) Элементарное скольжение, соответствующее приросту d ct угла oi , задаетс  выражением сходной с выражением (1) формы, имеющим следующий вид: l,.pd(...d4 -Ht -HМожно заметить, что получено отношение (1), если прин ть R к , что верно, так как пр молинейные доройки 7 могут рассматриватьс  как торы . с бесконечным радиусом кривизны. Дл  h О (фиг. 5) отношение элементарного скольжени  предлагаемого шарнира к элементарному скольжению dp известного (фиг. 1) (Записываетс  следующим образом: iLt- BillM i -,.n (4) Когда h т О, при рассмотрении ролика с углом oi и ролика с углом ei, оказываетс , что только средн   величина в абсолютных значений со .;ртветствующих углов Q vi 62 существенна дл  потерь из-за скольжени . Можно показать, что (i-f)4.|. Сравнива  это отношение с приведенными отношени ми (2) и (3), можно заметить, что механические потери имеют ту же величину, что и дл  h О, т.е. отношение (4)  вл етс  еременным.. Так, механическа  потер  уменьшаетс  в отношении 1 - - . Иными словами, элементарна  работа скольжени  и, следовательно, элементарна  механическа  потер , котора   вл етс  пропорциональной этвй работе , могут быть дл  любого угла Л значительно более низкими при использовании предлагаемого шарнира 1 (фиг. 3). В результате достигаетс  легкость скольжени  каждого ролика, когда шарнир работает под углом, благодар  чему обеспечиваетс  лучша  изол ци , Например, кабины автомоб л  от двигател  агрегата, который  вл етс  источником вибраций, и меньша  чувствительность к трению, а значит большее удобство, в частности дл  значительных рабочих угл Например, дл  соотношени  . 1 Сопротивление пере получим J мещению ролика по его дорожке каче ни  уменьшаетс  тогда примерно на 50%, пр мым следствием чего  вл ет весьма значительный выигрыш в план свободы .скольжени  под воздействием вращающегос  момента и, следовател но, удобства. Теоретически можно у личить соотношение - до 1 и при эт условии механические потери были бы практически равны нулю. Однако за пределами определенной величины сопротивление скольжению не оказывает больше никакого непри тного воздействи , а. с другой стороны, увеличива  соотношение - до 1, существенR ным образом можно уменьшить возможность осевого скольжени  предлагаемого шарнира. -Вот почему, в зависи мости от конкретного случа  применени ,, с учетом наиболее распространенной величины рабочего угла и требуемой дл  треугольной крестовины длины осевого скольжени , соотношение - будет, как правило, огра Н ничено пределами от 1/4 до 3/4. Другие преимущества достигаютс  благодар  этому усовершенствова ию шарниров с треугольной крестович й В том случае, когда два шарнира с треугольной крестовиной каждый известного типа, представленные на фиг. 1 - установлены на концах качающегос  трансмиссионного вала вал, естественно, соприкасаетс  в конце хода С внутренней частью одного из шарниров с треугольной крестовидной и производит толчки в осевом направлении , вызванные вибрацией движущихс  и ведомых деталей. И напротив, при использовании одного или двух шарниров 1 (фиг, 3) с кольцеобразными пут ми качени  качающийс  вал имеет тенденцию к самоцентрированию относительно сил, сохран   до упора свободные пространства, равные дл  каждого из этих концов, С другой стороны, при нарушении центрировани  треугольной крестовины относительно оси ролика 10 приближаютс  к центру треугольной крестовины , и одновременно рассто ние h возрастает, пока не упрутс  в выступ 20 шипов 9, ограничивающий скольжение роликов в направлении к середине . Эта особенность может дать преимущество при использовании дл  осевого фиксатора безопасности таким образом можно избежать потери управлени  роликов на концах выступов вилки без введени  какик-быто ни было дополнительных устройств фиксации , а значит простым и. экономичным способом. Дл  этого достаточно, чтобы длина дорожек качени  7 была достаточной дл  того, чтобы при раст жении шарнира 1 (фиг. 3) ролики 10 упирались в выступы 20 до того, как достигнут открытого конца этих дорожек качени . В этом случае дл .того, чтобы избежать шумного контакта роликов с выступами 20 треугольной крестовины между каждым роликом и соответствующим выступом может быть установлена пружинна  шайба типа гофрированной шайбы или диска тарельчатой пружины , или кольцо из эластомера. В этом месте можно также установить гофрированное стопорное кольцо, которое можно вставл ть после сборки треугольной крестовины внутри вилки ( така  амортизирующа  деталь не показана ) . Изобретение позвол ет повысить КПД шарнира.

/2 А

9 fO 19

Фиг.5

А-А 15 9 20

1д

W

12

Фиг.

.-...

Фиг. 6

Claims (1)

1. ТРЕХШИПОВОЙ ШАРНИР РАВНЫХ /УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ, содержащий установленную на одном из валов посредством цилиндрической ступицы крестовину с равномерно расположенными по ее· окружности шипами и связанную с другим валом вилку, установленную с зазором относительно крестовины и имеющую втулку на одном конце, цилиндрическая поверхность которой имеет три паза, равномерно расположенных по окружности в осевом направлении и образующих дорожки качения круглого поперечного сечения, и расположенные в пазах сферические ролики, установленные посредством игольчатых подшипников на указанных шипах, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, пазы выполнены тороидальными, а отношение максимального расстояния между продольной осью вилки и продольной осью . пазов к радиусу тороидальной поверхности последних находится в пределах § ,0,25-0,75.

   Фиг. 1

   SU,_m 1075962 >