ШАРНИР КАРДАННЫЙ РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ

Полезная модель относится к механизмам типа универсального шарнира или двойного механизма Кардана и может быть использована для передачи вращения между валами в приводах автомобилей и других машин.
Известен шарнир карданный равных угловых скоростей, содержащий ведущий и ведомый валы с вилками на соединяемых концах, со шлицами прямоугольного профиля на наружных поверхностях противоположных концов валов, имеющими заходные фаски, с шейками для установки подшипников и манжет у оснований вилок, отверстиями и технологическими зацентровками на торцах валов, опорно-центрирующий шар малого радиуса, четыре дополнительных шарика, расположенных в криволинейных канавках вилок валов, валы имеют у оснований вилок обработанные поверхности со стороны шлиц, которые выполнены перпендикулярными оси вала (Автомобили УАЗ-3741, УАЗ-3962, УАЗ-3909, УАЗ-2206, УАЗ-3303 и их модификации. Руководство по эксплуатации РЭ05808600.059-96. - Ульяновск: Дом печати, 1996. - С.101.)
Недостатком шарнира карданного равных угловых скоростей является узкая область применения, что обусловлено необходимостью применения дополнительных упорных элементов индивидуальной конструкции (например, специальных шайб) для обеспечении возможности ограничения механизма от продольного перемещения при использовании в качестве универсального шарнира.
Известен шарнир карданный равных угловых скоростей, содержащий ведущий и ведомый валы с вилками на соединяемых концах, опорно-центрирующий шар с двумя кольцевыми взаимно перпендикулярными пазами одинакового размера прямоугольного профиля, ширина пазов опорно-центрирующего звена равна толщине вилки, боковые поверхности пазов опорно-центрирующего звена симметричны относительно двух взаимно перпендикулярных
плоскостей (С. на полезную модель 42869 РФ, МКИ F 16 С 11\06. Шарнир равных угловых скоростей\ Свиязов О.Ю.\\ Б.И. - 2004. - №12).
Недостатком шарнира карданного равных угловых скоростей является узкая область применения, что обусловлено невозможностью использования его в качестве универсального шарнира, например, в приводах автомобилей и других машин, из-за отсутствия обеспечения возможности ограничения от продольного перемещения.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является шарнир карданный равных угловых скоростей, содержащий ведущий и ведомый валы с вилками на соединяемых концах, вилки имеют одинаковые размеры, две части, симметричные относительно оси вала, плоские параллельные наружные поверхности, задающие толщину вилки, внешнее основание, перпендикулярное оси вала, пазы с внутренними поверхностями, перпендикулярными наружным поверхностям, прямолинейным участком длиной, равной половине ширины паза вилки, и участком в форме дуги окружности с радиусным основанием, равным длине прямолинейного участка, со шлицами прямоугольного профиля на наружных поверхностях противоположных концов валов, имеющими заходные фаски, с шейками для установки подшипников и манжет у оснований вилок, отверстиями и технологическими зацентровками на торцах валов, опорно-центрирующий шар с двумя кольцевыми взаимно перпендикулярными пазами одинакового размера прямоугольного профиля, ширина пазов опорно-центрирующего шара равна толщине вилки, боковые поверхности пазов опорно-центрирующего шара симметричны относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых проходит через центр опорно-центрирующего шара, поверхности ограничивающие геометрическую форму оснований пазов опорно-центрирующего шара представляют собой пересечение поверхностей двух цилиндров, оси которых взаимно перпендикулярны, проходят через центр опорно-центрирующего шара и перпендикулярны каждая соответствующей плоскости, вилки валов входят в пазы опорно-центрирующего шара с противоположных сторон с образованием
разъемного шарнирного соединения, обеспечивающего угол передачи вращения более 30° (П. на промышленный образец 53407 РФ, Комплект карданов равных угловых скоростей\ Брагин А.В.\\ Б.п.о. - 2003. - №10).
Указанный шарнир карданный равных угловых скоростей рассматривается в качестве прототипа полезной модели.
Недостатком прототипа является узкая область применения, что обусловлено невозможностью использования его в качестве универсального шарнира, например, в приводах автомобилей и других машин, из-за отсутствия обеспечения возможности ограничения шарнирного механизма от продольного перемещения.
Полезная модель направлена на решение задачи расширения области применения шарнира карданного равных угловых скоростей, что является целью создания полезной модели.
Указанная цель достигается тем, что в шарнире карданном равных угловых скоростей, содержащем ведущий и ведомый валы с вилками на соединяемых концах, вилки имеют одинаковые размеры, две части, симметричные относительно оси вала, плоские параллельные наружные поверхности, задающие толщину вилки, внешнее основание, перпендикулярное оси вала, пазы с внутренними поверхностями, перпендикулярными наружным поверхностям, прямолинейным участком длиной, равной половине ширины паза вилки, и участком в форме дуги окружности с радиусным основанием, равным длине прямолинейного участка, со шлицами прямоугольного профиля на наружных поверхностях противоположных концов валов, имеющими заходные фаски, с шейками для установки подшипников и манжет у оснований вилок, отверстиями и технологическими зацентровками на торцах валов, опорно-центрирующий шар с двумя кольцевыми взаимно перпендикулярными пазами одинакового размера прямоугольного профиля, ширина пазов опорно-центрирующего шара равна толщине вилки, боковые поверхности пазов опорно-центрирующего шара симметричны относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей,
линия пересечения которых проходит через центр опорно-центрирующего шара, поверхности ограничивающие геометрическую форму оснований пазов опорно-центрирующего шара представляют собой пересечение поверхностей двух цилиндров, оси которых взаимно перпендикулярны, проходят через центр опорно-центрирующего шара и перпендикулярны каждая соответствующей плоскости, вилки валов входят в пазы опорно-центрирующего шара с противоположных сторон с образованием разьемного шарнирного соединения, обеспечивающего угол передачи вращения более 30°, валы имеют у оснований вилок упорные бурты сплошной кольцевой формы, поверхности упорных буртов со стороны шлиц выполнены перпендикулярными оси вала и имеют краевую канавку.
Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является расширение области применения шарнира карданного равных угловых скоростей за счет обеспечения возможности использования его в качестве универсального шарнира, например, в приводах автомобилей и других машин, так как в механизме возможно ограничение от продольного перемещения.
Расширение области применения шарнира карданного равных угловых скоростей является полученным техническим результатом, обусловленным заявляемым выполнением звеньев механизма, наличием дополнительных элементов и их пространственной ориентацией, то есть отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемого шарнира карданного равных угловых скоростей являются существенными.
На рисунке приведен чертеж вала шарнира карданного равных угловых скоростей, поясняющий сущность полезной модели.
Шарнир карданный равных угловых скоростей содержит ведущий и ведомый валы с вилками на соединяемых концах, со шлицами прямоугольного профиля на наружных поверхностях противоположных концов валов, имеющими заходные фаски, с шейками для установки подшипников и манжет и упорными бурты сплошной кольцевой формы у оснований
вилок, отверстиями и технологическими зацентровками на торцах валов и опорно-центрирующий шар с двумя кольцевыми взаимно перпендикулярными пазами одинакового размера прямоугольного профиля. Вилки имеют одинаковые размеры, две части, симметричные относительно оси вала, плоские параллельные наружные поверхности, задающие толщину вилки, внешнее основание, перпендикулярное оси вала, пазы с внутренними поверхностями, перпендикулярными наружным поверхностям, прямолинейным участком длиной, равной половине ширины паза вилки, и участком в форме дуги окружности с радиусным основанием, равным длине прямолинейного участка. Поверхности упорных буртов со стороны шлиц выполнены перпендикулярными оси вала и имеют краевую канавку. Ширина пазов опорно-центрирующего шара равна толщине вилки. Боковые поверхности пазов опорно-центрирующего шара симметричны относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, линия пересечения которых проходит через центр опорно-центрирующего шара. Поверхности, ограничивающие геометрическую форму оснований пазов опорно-центрирующего шара представляют собой пересечение поверхностей двух цилиндров, оси которых взаимно перпендикулярны, проходят через центр опорно-центрирующего шара и перпендикулярны каждая соответствующей плоскости. Вилки валов входят в пазы опорно-центрирующего шара с противоположных сторон с образованием разъемного шарнирного соединения, обеспечивающего угол передачи вращения более 30°,
Шарнир карданный равных угловых скоростей работает следующим образом. Вращение передается от ведущего вала шарнирного механизма к ведомому валу путем зацепления частей вилок валов в опорно-центрирующем шаре. Вилки валов входят в пазы опорно-центрирующего шара с противоположных сторон. Плоские параллельные наружные поверхности вилок валов ориентированы в пространстве взаимно перпендикулярно. При работе взаимодействующие внутренние поверхности пазов вилок соприкасаются с поверхностями оснований пазов опорно-центрирующего шара, а взаимодействующие
плоские параллельных наружные поверхности вилок валов соприкасаются с боковыми поверхностями пазов опорно-центрирующего шара. Вращение может передаваться под произвольным углом между осями валов механизма в пределах заданного диапазона (более 30°). Диапазон изменения угла передачи вращения ограничивается упором внешнего основания вилки вала и плоской параллельной поверхности вилки другого вала и задается размерами звеньев механизма (толщиной вилки). Механизм допускает не только изменение угла между осями валов, но и смещение их по высоте.
Таким образом, шарнирный механизм является пространственным и обеспечивает передачу вращения между валами, взаимное положение которых во время работы может изменяться.
Для ограничения возможности продольного перемещения служат упорные бурты у оснований вилок валов. При этом внешняя ограничивающая деталь взаимодействует с поверхностью упорного бурта и предотвращает продольное перемещение механизма. Наличие краевой канавки на поверхности упорного бурта позволяет использовать внешние ограничивающие детали разной конструкции, что расширяет область применения механизма.
По сравнению с прототипом существенно расширяется область применения шарнирного механизма за счет обеспечения возможности использования его в качестве универсального шарнира, например, в приводах автомобилей и других машин, так как в механизме возможно ограничение от продольного перемещения. От продольного перемещения шарнирный механизм ограничивается путем взаимодействия поверхностей упорных буртов с внешней ограничивающей деталью заданной конструкции.