ПРИВОДНОЙ ВАЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DRIVE SHAFT OF TRANSPORT VEHICLE

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть применено в качестве быстроходного трансмиссионного вала силовой передачи с шарнирами равных угловых скоростей, подвижных в осевом направлении.
7
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является приводной вал транспортного средства, патент РФ на ПМ №72518, МПК  F16D 3/26, публ. 20.04.2008 г., содержащий кинематически связанные с концами вала шарниры равных угловых скоростей подвижного типа и гофрированные чехлы, каждый из которых соединен с корпусом шарнира и валом установочными участками большего и меньшего диаметров соответственно посредством малоподвижных в осевом направлении элементов. Корпус каждого из шарниров выполнен полым и имеет дорожки качения на внутренней цилиндрической поверхности. Вал расположен внутри корпуса шарнира и на нем неподвижно закреплена обойма, на которой выполнены дорожки качения. Расположенные в дорожках качения шарики установлены в окнах сепаратора, подвижно соединенного через сферическое соединение с управляющей втулкой шарнира, которая свободно установлена на конце вала с возможностью вращения и осевого перемещения относительно него с упором в опоясывающий упорный бурт на этом конце вала. С наружной (задней) стороны корпус каждого шарнира герметизирован крышкой, обрезиненной на участке внутренней стороны и закрепленной отогнутым фланцем по наружному диаметру на установочном пояске у наружного (заднего) торца шарнира. Крышка ограничивает перемещения сепаратора шарнира путем упора в ее обрезиненный (демпфирующий) слой.
Одним из основных недостатков данного технического решения является большая вероятность при торможении или резком разгоне транспортного средства удара управляющей втулки одного из шарниров об опоясывающий упорный бурт вала, что сопровождается шумом, а точнее «щелчком» и, естественно, ухудшает комфортабельность транспортного средства. Другими недостатками данного технического решения являются: низкая технологичность изготовления крышки и корпуса шарнира, так как для этого надо использовать два разных материала, которые необходимо соединить (в частности, вулканизировать) на специальном оборудовании, и так как необходимо точно изготовить элементы крепления на крышке и корпусе шарнира, а именно необходимо точное соблюдение соответствующих размеров сопряженных поверхностей крышки и корпуса шарнира; недостаточно надежная установка крышки на шарнире из-за не всегда выполняемого условия соблюдения размеров сопряженных поверхностей крышки и корпуса шарнира, а это может привести в эксплуатации при определенных условиях, например, при неравномерном нагреве корпуса шарнира и крышки, к нарушению герметичности шарнира, что в конечном итоге приведет к преждевременному износу деталей шарнира.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в исключении возможности в шарнирах приводного вала соударения их металлических управляющих втулок об опоясывающие упорные бурты металлического вала, что исключает повреждения соударяющихся деталей и шум (так называемые «щелчки» при соударениях), и как следствие, повышает комфортабельность транспортного средства и повышает надежность в целом приводного вала, последняя из которых повышается и за счет изменений в герметизации каждого шарнира снаружи, сопровождающихся повышением надежности герметизации с сохранением функций ограничения перемещения сепаратора с исключением возможности соударения его о другие металлические элементы шарнира.
Указанный технический результат достигается тем, что в приводном вале транспортного средства, содержащем кинематически связанные с концами вала шарниры равных угловых скоростей с гофрированными чехлами, каждый из которых соединен с корпусом шарнира и валом установочными участками большего и меньшего диаметров, опоясывающие упорные бурты на каждом из концов вала перед управляющей втулкой каждого шарнира, полости которых снаружи герметизированы, согласно изобретения, на каждом конце вала, перед опоясывающим упорным буртом, выполнен с диаметром превышающем внутренний диаметр управляющей втулки шарнира посадочный участок, на котором установлено демпфирующее кольцо, ширина которого превышает ширину посадочного участка, а наружный диаметр которого составляет величину не менее величины наружного диаметра опоясывающего упорного бурта, причем полость каждого шарнира герметизирована снаружи посредством выполненной в виде тела вращения пластмассовой заглушки, установленной с натягом установочной частью в полости шарнира и имеющей донную часть, состоящую из поперечно расположенного к оси вращения заглушки круглого центрального участка и наклонно расположенного к этой оси кольцевого участка.
В частном случае, посадочный участок на каждом конце вала ограничен опоясывающим упорным буртом и участком образующей поверхности опоясывающей канавки.
В частном случае, каждое демпфирующее кольцо приводного вала выполнено цилиндрическим.
В частном случае, каждое демпфирующее кольцо приводного вала выполнено из термоэластопласта.
В частном случае, на наружной поверхности установочной части каждой заглушки приводного вала выполнено два выступающих наружу уплотняющих пояска.
В частном случае, диаметр круглого центрального участка донной части каждой заглушки приводного вала превышает половину наружного диаметра установочной части заглушки.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предлагаемое решение имеет признаки, отсутствующие в известных решениях, а их использование в заявляемой совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется на чертежах:
Фиг.1. - приводной вал транспортного средства;
Фиг.2. - шарнир равных угловых скоростей с гофрированным чехлом приводного вала транспортного средства (отдельный вид);
Фиг.3. - вид А на фиг. 1 и 2.
Приводной вал 1 транспортного средства содержит кинематически связанные с концами 2 вала 1 шарниры равных угловых скоростей 3 с гофрированными чехлами 4, каждый из которых соединен с корпусом 5 шарнира 3 и валом 1 установочными участками большего 6 и меньшего 7 диаметров, опоясывающие упорные бурты 8 на каждом из концов 2 вала 1 перед управляющей втулкой 9 каждого шарнира 3, полости 10 которых снаружи герметизированы.
Каждый из шарниров равных угловых скоростей 3 содержит, кроме корпуса 5 с дорожками качения, шарики 11, расположенные в корпусе 5, в окнах сепаратора 12 и в дорожках качения обоймы 13, неподвижно закрепленной на конце 2 вала 1, причем сепаратор 12 подвижно соединен через сферическое соединение с управляющей втулкой 9 шарнира 3, которая свободно установлена на конце 2 вала 1.
1
2
1
2
3
4
На каждом конце 2 вала 1, перед опоясывающим упорным буртом 8 (т.е. со стороны этого конца 2 вала 1 до этого упорного бурта 8), выполнен с диаметром «d» превышающем внутренний диаметр «d» управляющей втулки 9 шарнира 3 посадочный участок 14, на котором установлено демпфирующее кольцо 15, ширина «S» которого превышает ширину «S» посадочного участка 14, а наружный диаметр «d» которого составляет величину не менее величины наружного диаметра «d» опоясывающего упорного бурта 8.
Полость 10 каждого шарнира 3 герметизирована снаружи посредством выполненной в виде тела вращения пластмассовой заглушки 16, установленной с натягом установочной частью 17 в полости 10 шарнира 3 и имеющей донную часть 18, состоящую из поперечно расположенного к оси вращения «L» заглушки круглого центрального участка 19 и наклонно расположенного к этой оси «L» кольцевого участка 20. В частном случае, заглушка 16 выполнена из термостойкой пластмассы.
В частном случае, показанном на фигурах, посадочный участок 14 на каждом конце 2 вала 1 ограничен опоясывающим упорным буртом 8 и участком 21 образующей поверхности опоясывающей канавки 22.
В частном случае, показанном на фигурах, каждое демпфирующее кольцо 15 приводного вала 1 выполнено цилиндрическим.
В частном случае, показанном на фигурах, каждое демпфирующее кольцо 15 приводного вала 1 выполнено из термоэластопласта.
В частном случае, показанном на фигурах, на наружной поверхности установочной части 17 каждой заглушки 16 приводного вала 1 выполнено два выступающих наружу уплотняющих пояска 23.
Каждый из уплотняющих поясков 23 установочной части 17 каждой заглушки 16 имеет в поперечном сечении треугольную форму с угловой вершиной и с наклонно и поперечно расположенными относительно оси вращения «L» заглушки 16 образующими наклонной и поперечной поверхностей соответственно.
1
2
В частном случае, показанном на фигурах, диаметр «D» круглого центрального участка 19 донной части 18 каждой заглушки 16 приводного вала 1 превышает половину наружного диаметра «D» установочной части 17 заглушки 16.
Сборка и установка приводного вала осуществляется следующим образом.
На каждый конец 2 вала 1 установочным участком меньшего диаметра 7 устанавливают чехлы 4 с последующим закреплением этих участков 7 (посредством хомутов), а затем производят сборку шарниров 3 с валом 1. Затем шарниры 3 перемещают вдоль вала 1 к его середине и надевают на корпуса 5 шарниров 3 установочные участки больших диаметров 6 чехлов 4 с последующим закреплением этих участков 7 (посредством хомутов). Далее в полости 10 шарниров 3 закладывают смазку и устанавливают снаружи шарниров в полости 10 заглушки 16 методом запрессовки. В процессе запрессовки заглушки 16 в полость 10 шарнира 3 ее уплотняющие пояски 23 сжимаются своими вершинами и образуют лабиринтное уплотнение между поверхностями поясков 23 и внутренней поверхностью корпуса 5 шарнира 3, тем самым образуя герметичное надежное уплотнение с обеспечением надежной герметизации полости 10 шарнира 3. Потом собранный приводной вал устанавливают на транспортном средстве, причем чехлы 4 несколько растягиваются до напряженного состояния, это необходимо для возвращения вала 1 в исходное состояние после его осевых смещений при работе.
Работа конструкции приводного вала транспортного средства в эксплуатации заключается в следующем.
Крутящий момент, например, от коробки передач транспортного средства передается на корпус 5 одного из шарниров 3, например «левого» шарнира 3 на фиг.1, приводного вала, далее с корпуса 5 через шарики 11 на обойму 13 этого шарнира 3, а с нее на вал 1, и далее с обоймы 13 другого шарнира 3, в частности «правого» шарнира 3 на фиг.1, через шарики 11 на корпус 5 этого «правого» шарнира 3, а с него на ведущий мост транспортного средства.
При резком торможении (или разгоне) транспортного средства, вследствие действия прежде всего инерционной силы от вала 1, он перемещается влево (или вправо - при разгоне), т.е. входит в «левый» на фиг.1 шарнир 3 (или входит в «правый» на фиг.1 шарнир 3), что приводит к тому, что вал 1, двигаясь влево (или вправо), перемещает демпфирующее кольцо 15 и упирает его одним из торцов в управляющую втулку 9, которое (кольцо 15) вторым торцом контактирует с торцом упорного бурта 8, тем самым исключается, по сравнению с прототипом, непосредственный контакт «металл о металл» упорного бурта 8 вала 1 и управляющей втулки 9 шарнира 3, а далее, если ускорение замедления (или ускорения) окажется настолько значимым, что после сжатия демпфирующего кольца 15, при упоре его в управляющую втулку 9 шарнира 3 и после преодоления напряженного состояния чехлов 4 (эффекта пружинения чехлов 4), у вала 1 и внутренних деталей шарнира 3 останется еще энергия перемещения их влево (или вправо) сепаратор 12 упрется в заглушку 16, а именно в наклонно расположенный к ее оси «L» кольцевой участок 20 ее донной части 17, тем самым, как и у прототипа, заглушкой 16 обеспечивается функция ограничения перемещения сепаратора 12 с исключением возможности соударения его о другие металлические элементы шарнира, но в то же время, заглушка 16, по сравнению с герметизацией прототипа обрезиненной крышкой, закрепленной отогнутым фланцем на установочном пояске шарнира, обеспечивает герметичное надежное уплотнение между ней (заглушка 16) и корпусом 5 шарнира 3 с обеспечением надежной герметизации его полости 10, что повышает надежность в целом приводного вала. Выполнение герметизации каждого шарнира пластмассовой заглушкой 16, по сравнению с прототипом, повышает технологичность изготовления заглушки 16, так как она выполнена в виде детали из однородного материала - не требующей дополнительного оборудования для высокоточной обработки посадочных поверхностей.
В результате выполнения на каждом конце вала, перед опоясывающим упорным буртом, с диаметром, превышающим внутренний диаметр управляющей втулки шарнира посадочного участка, на котором установлено демпфирующее кольцо, ширина которого превышает ширину посадочного участка, а наружный диаметр которого составляет величину не менее величины наружного диаметра опоясывающего упорного бурта, и выполнение герметизации полости каждого шарнира снаружи посредством выполненной в виде тела вращения пластмассовой заглушки, установленной с натягом установочной частью в полости шарнира и имеющей донную часть, состоящую из поперечно расположенного к оси вращения заглушки круглого центрального участка и наклонно расположенного к этой оси кольцевого участка - технический результат, в заявляемом техническом решении приводного вала, заключающийся в исключении возможности в шарнирах приводного вала соударения их металлических управляющих втулок об опоясывающие упорные бурты металлического вала, что исключает повреждения соударяющихся деталей и шум и, как следствие, повышает комфортабельность транспортного средства и повышает надежность в целом приводного вала, последняя из которых повышается и за счет изменений в герметизации каждого шарнира снаружи, сопровождающихся повышением надежности герметизации с сохранением функций ограничения перемещения сепаратора с исключением возможности соударения его о другие металлические элементы шарнира, достигается.