ВАЛ ПРИВОДНОЙ

Решение относится к механике, общему машиностроению, невыключаемым муфтам передачи вращательного движения, допускающим возможность относительного перемещения соединяемых деталей, а именно к универсальным соединениям и прежде всего к тем, в которых гибкость достигается использованием катящихся элементов, при этом одна полумуфта входит в другую и соединена с ней катящимися элементами, имеющими возможность перемещения по канавкам, оси которых расположены на цилиндрических поверхностях. Такой вал целесообразно использовать как главный приводной вал транспортных средств.
Одним из примеров тому служит составной вал с защитным элементом, в частности для трансмиссии автомобиля по DE 102005 029754. Хотя в них все чаще применяют шарниры равных угловых скоростей (см. например, JP 4136699), их все же именуют (см. например WO 20080 77371) продольными карданными валами для автомобиля. Более того, известны шариковые карданные шарниры и карданные валы (FR 2890712 и US 7727075).
Условия эксплуатации таких валов требуют взаимного продольного перемещения. Это учтено в скользящем универсальном шарнире равных угловых скоростей по WO 2007148481 и ЕР 1845274, а также в скользящем узле и вале трансмиссии по FR 2904983 и скользящем соединении по FR 2915546. Специфике таких соединений отвечает карданный трансмиссионный вал с оппозитными соединительными поверхностями качения по JP 4316289, а также приводной шарнирный вал для больших углов изгиба по DE 102007 004476. Кинематически связаны с концами вала шарниры равных угловых скоростей в приводном вале транспортного средства и способе его сборки по RU 2027923.
Уменьшить последствия дорожно-транспортного происшествия позволят имеющий функцию поглощения ударной энергии карданный вал автомобиля по JP 4493019 и карданный вал для автомобиля по JP 4459382.
На срок службы вала приводного оказывают решающее влияние устройства, защищающие кинематически связанные с концами вала шарниры равных угловых скоростей. Это чехол для универсального шарнира равных угловых скоростей по US 7338383, устройства для крепления гармошки по FR 2909426, чехол для шарнира равных угловых скоростей по WO 20088129913 и WO 2008132907, соединительный чехол по JP 4181137,а также чехол для универсального шарнира равных угловых скоростей по ЕР 2000689 и по JP 4189648, JP 4192765 и JP 4200727.
Приведенные выше объекты возможно использовать как главный приводной вал транспортных средств, но в них нет простой и надежной конструкции шарниров равных угловых скоростей, производимой с малыми затратами.
Не отвечает этим требованиям и гофрированный чехол шарнира равных угловых скоростей быстроходного транспортного средства по RU 2216661, в равной степени это относится к защитному чехлу шарнира равных угловых скоростей. Сложны конструкции валов приводных по US 7635307 и карданного вала с шариковыми шарнирами по FR 28907712. Лишь в отдельных случаях целесообразно размещать элементы шарнира внутри составного передаточного звена, как это выполнено в универсальном шарнире равных угловых скоростей для вала приводного по ЕР 2105621.
Известен принятый за прототип вал приводной по RU 72518, содержащий составное передаточное звено, оснащенное шарниром равных угловых скоростей, имеющими полумуфты с аксиально расположенными дорожками качения и сепаратор, в окнах которого размещены шарики, контактирующие с поверхностями дорожек качения, и чехлы. Его шарниры равных угловых скоростей оснащены управляющими втулками, установленными на концах звена и имеющими сферические поверхности, контактирующие с внутренними поверхностями соответствующего сепаратора. Наличие дополнительных элементов усложняет конструкцию, снижает надежность и требует дополнительных затрат в производстве. Кроме того, контакт сферической втулки с внутренней поверхностью сепаратора сравнительно далеко расположен от внутренней полумуфты, что неблагоприятно сказывается на функционировании и надежности вала. Наличие втулки приводит к резкому уменьшению продольного размера внутренней полумуфты, а это приводит к ограничению функциональных возможностей вала.
Размещение втулок на концах передаточного звена приводит к сокращению составной его части, длина которой сокращена к тому же из-за многочисленных гофр чехлов, что увеличивает массу вала, ухудшая его прочностные и динамические свойства.
Признаками ближайшего аналога, совпадающими с заявляемой полезной моделью, являются следующие: вал приводной содержит шарниры равных угловых скоростей, содержащие корпус с дорожками качения на внутренней цилиндрической поверхности и обойму с дорожками качения, а также шарики, установленные в окнах сепаратора и контактирующие с дорожками качения, и чехлы, элементы которых дополнительно закреплены хомутами.
Задачей полезной модели является создание простой и надежной конструкции вала приводного при минимальных затратах на его производство.
Технический результат заключается в упрощении конструкции вала приводного с пониженным уровнем вибрации и шума, и в повышении его надежности.
Упрощение вала приводного с пониженным уровнем вибрации и шума и с повышением надежности при снижении затрат на его производство обеспечено рациональным выполнением и размещением его элементов, в частности, элементов шарниров равных угловых скоростей и чехлов.
Поставленная задача решается тем, что в вале приводном, содержащем передаточное звено, оснащенное шарнирами равных угловых скоростей, состоящими из корпуса, являющегося наружной полумуфтой и из обоймы, являющейся внутренней полумуфтой шарнира, с аксиально расположенными дорожками качения, и сепаратора, в окнах которого размещены шарики, контактирующие с поверхностями дорожек качения, а также чехлами, согласно заявляемому решению, на внутренней полумуфте выполнен участок с выпуклой сферической поверхностью, контактирующей с внутренней вогнутой поверхностью сепаратора, при этом участок со сферической поверхностью внутренней полумуфты выполнен между ее цилиндрической поверхностью и ее торцом.
Выполнение в шарнире на внутренней полумуфте участка со сферической поверхностью, контактирующей с внутренней поверхностью сепаратора в вале приводном, содержащем передаточное звено, оснащенное шарнирами равных угловых скоростей, имеющими полумуфты с аксиально расположенными дорожками качения и сепаратор, в окнах которого размещены шарики, контактирующие с поверхностями дорожек качения и чехлы, позволит упростить вал приводной с повышением его надежности при снижении затрат на его производство из-за рационального выполнения и размещения его элементов, в частности, элементов шарниров равных угловых скоростей и чехлов.
Упрощению шарнира равных угловых скоростей с пониженным уровнем вибрации и шума и с повышением надежности при снижении затрат на его производство способствует и то, что участок полумуфты со сферической поверхностью, контактирующей с внутренней поверхностью сепаратора, выполнен между цилиндрической поверхностью внутренней полумуфты и ее торцом.
Для оптимального совмещения кинематических и динамических характеристик приводного вала при соосном расположении полумуфт их торцы в статическом состоянии расположены в одной радиальной плоскости.
Для увеличения срока службы приводного вала бурт чехла выполнен прилегающим к торцу наружной полумуфты, причем к плоскости свободной радиальной поверхности бурта чехла направлен гофр чехла.
Этому же способствует то, что хомуты чехла в статическом состоянии продольно совмещены.
Полезная модель поясняется чертежом с изображением вала приводного.
Он содержит передаточное звено 1, которое оснащено шарнирами равных угловых скоростей 2. Каждый шарнир 2 содержит корпус 3 и обойму 4, являющимися соответственно наружной и внутренней полумуфтами шарнира.
В корпусе 3 и обойме 4 выполнены дорожки качения 5 и 6. Дорожки качения 5 и 6 расположены аксиально, т.е. параллельно оси 7 передаточного звена 1. В окнах сепаратора 8 размещены шарики 9. Шарики 9 контактируют с поверхностями дорожек качения 5 и 6. Вал содержит чехлы 10.
На внутренней полумуфте - обойме - 4 выполнен участок 11 с выпуклой сферической поверхностью 12. Сферическая поверхность 12 полумуфты контактирует с внутренней вогнутой поверхностью сепаратора 8.
Выполнение на внутренней полумуфте 4 участка 11 со сферической поверхностью 12, контактирующей с внутренней поверхностью сепаратора 8, в вале приводном, содержащем передаточное звено 1, оснащенное шарнирами равных угловых скоростей 2, имеющими полумуфты 3 и 4 с аксиально расположенными дорожками качения 5 и 6 и сепаратор 8, в окнах которого размещены шарики 9, контактирующие с поверхностями дорожек качения 3 и 4, и чехлы 10, позволит достичь технического эффекта по упрощению его конструкции с пониженным уровнем вибрации и шума и повышению надежности при сокращении производственных затрат.
Обойма 4 имеет участок 13 с цилиндрической поверхностью, а участок 11 выполнен между ней и торцом 14 обоймы 4. Поскольку участок 11 со сферической поверхностью 12, контактирующей с внутренней поверхностью сепаратора 8, выполнен между цилиндрической поверхностью внутренней полумуфты 4 и ее торцом 14, динамика взаимодействия шариков 9 с обоймой 4 улучшается, что приводит к повышению надежности вала.
Торец 14 при коаксиальном расположении корпуса 3 и обоймы 4 размещен в плоскости торцов 15 и 16 корпуса 3 и сепаратора 8. Так как при соосном расположении полумуфт 3 и 4 их торцы 14 и 15 в статическом состоянии расположены в одной радиальной плоскости, это позволяет элементам вала широко и надежно раскрываться на большие углы.
Чехол 10 имеет бурт 17 и гофр 18. Бурт 17 чехла 10 прилегает к торцу 15 наружной полумуфты 3. К торцам 14, 15, 16 направлен и гофр 18 чехла 10.
Чехол 10 оснащен хомутами 19 и 20. Между чехлом 10 и хомутом 20 размещен кожух 21.
Хомут 19 и кожух 21 чехла 10 в статическом состоянии продольно совмещены. Таким образом, защитные устройства вала просты и надежны.
Функционирует вал так: при приложении вращающего момента к любому из корпусов 3 шарики 9 взаимодействуют с ним и обоймой у соответствующего шарнира 2. Обойма 4 передает вращение передаточному звену 1, которое передает вращение другому шарниру 2. Его шарики 9 взаимодействуют с обоймой 4 и передают движение на корпус 3 этого шарнира 2. Чехлы 10 и кожух 21 ограждают шарниры от попадания грязи, воды и т.п., их гофры 18 эффективно воспринимают осевые и угловые колебания, возникающие при эксплуатации вала.
Выполнение на внутренней полумуфте 4 участка 11 со сферической поверхностью 12, контактирующей с внутренней поверхностью сепаратора 8, в вале приводном, содержащем передаточное звено 1, оснащенное шарнирами равных угловых скоростей 2, имеющими полумуфты 3 и 4 с аксиально расположенными дорожками качения 5 и 6 и сепаратор 8, в окнах которого размещены шарики 9, контактирующие с поверхностями дорожек качения 3 и 4, и чехлы 10 с кожухами 21, позволит достичь технического эффекта по упрощению его конструкции и повышению надежности при сокращении производственных затрат.