ДВУХСТОРОННИЙ КОЛЕНЧАТЫЙ ШАРНИР ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
TWO-WAY TOGGLE JOINT FOR TRANSMISSION OF CONSTANT RPM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к шарнирам для передачи постоянной частоты вращения и, более конкретно, к двухсторонним коленчатым шарнирам для передачи постоянной частоты вращения.
Уровень техники
Шарниры для передачи постоянной частоты вращения являются хорошо известными механизмами передачи мощности с возможностью углового смещения между двумя элементами. Общим применением шарнира для передачи постоянной частоты вращения является передача мощности от двигателя транспортного средства к ведущему колесу транспортного средства. Шарнир для передачи постоянной частоты вращения содержит внешнее опорное кольцо, имеющее выполненные на нем канавки, внутреннее опорное кольцо, имеющее выполненные на нем канавки, множество элементов передачи вращающего момента, расположенных в обеих канавках, и направляющий элемент для элементов передачи вращающего момента.
Шарниры для передачи постоянной частоты вращения могут быть выполнены как неподвижные шарниры, которые не допускают осевого смещения, или как смещаемые шарниры, реально допускающие осевое смещение.
Неподвижные шарниры для передачи постоянной частоты вращения, как правило, используют дугообразные канавки, в которых располагаются элементы передачи вращающего момента. Дугообразные канавки облегчают сочленение шарниров и могут смещаться относительно центра шарнира, чтобы дополнительно улучшать сочленение шарниров. Однако такие дугообразные канавки, особенно такие, которые формируются на внешнем опорном кольце, имеют поверхности, механически обработанные с прецизионной точностью. В результате поверхности, обработанные с прецизионной механической точностью, увеличивают стоимость и сложность шарнира, в котором они имеются. Дополнительно, направляющий элемент неподвижного шарнира для передачи постоянной частоты вращения должен изготавливаться со схожей точностью и традиционно конструируется для использования с конкретным внутренним опорным кольцом и внешним опорным кольцом.
Смещаемые шарниры для передачи постоянной частоты вращения, допускающие осевое смещение, также дороги и сложны. Несмотря на присутствие прямых канавок как во внутреннем, так и во внешнем опорном кольце смещаемый шарнир для передачи постоянной частоты вращения все равно требует множества прецизионно механически обработанных поверхностей. В частности, внутренние поверхности направляющего элемента и участки внутреннего опорного кольца должны изготавливаться с большой точностью.
Как известно в целом и в частности в отношении производства, цена одной детали снижается по мере увеличения количества деталей. По существу, деталь, являющаяся взаимозаменяемой для множества сборочных узлов, снижает стоимость сборочного узла. В отношении шарниров для передачи постоянной частоты вращения взаимозаменяемые детали являются редкостью, особенно среди неподвижных шарниров для передачи постоянной частоты вращения и смещаемых шарниров для передачи постоянной частоты вращения. Взаимозаменяемые детали для различных типов шарниров для передачи постоянной частоты вращения могли бы уменьшить стоимость шарниров для передачи постоянной частоты вращения и, таким образом, транспортного средства, в котором установлены такие шарниры для передачи постоянной частоты вращения.
Было бы предпочтительно разработать двухсторонние коленчатые шарниры для передачи постоянной частоты вращения, содержащие детали, являющиеся взаимозаменяемыми для неподвижных шарниров для передачи постоянной скорости вращения и смещаемых шарниров для передачи постоянной скорости вращения, чтобы снизить стоимость и сложность двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения.
Сущность изобретения
Был разработан настоящий шарнир для передачи постоянной частоты вращения, содержащий детали, являющиеся взаимозаменяемыми для неподвижных шарниров для передачи постоянной частоты вращения и смещаемых шарниров для передачи постоянной частоты вращения.
В одном из вариантов осуществления настоящее изобретение относится к шарниру для передачи постоянной скорости вращения, содержащему внешний элемент, внутренний элемент, кольцевой элемент и множество элементов передачи вращающего момента. Внешний элемент определяет ось внешнего элемента, имеет множество выполненных на нем внешних канавок и имеет внутреннюю поверхность. Множество внешних канавок параллельны оси внешнего элемента. Внутренний элемент определяет ось внутреннего элемента, имеет сферическую внешнюю поверхность и имеет множество внутренних канавок. Множество внутренних канавок параллельны оси внутреннего элемента и сферическая внешняя поверхность имеет центр, отличающийся от центра вращения шарнира. Кольцевой элемент имеет первую сферическую внешнюю поверхность, вторую сферическую внешнюю поверхность, сферическую внутреннюю поверхность и множество отверстий, проходящих через кольцевой элемент. Первая сферическая внешняя поверхность и сферическая внутренняя поверхность имеют центр, общий со сферической внешней поверхностью внутреннего элемента. Вторая сферическая внешняя поверхность имеет центр, отличный от центра вращения шарнира и первой сферической внешней поверхности. Вторая сферическая внешняя поверхность имеет диаметр, комплементарный диаметру внутренней поверхности внешнего элемента. Кольцевой элемент расположен между внутренним элементом и внешним элементом. Множество элементов передачи вращающего момента расположены в отверстиях, проходящих через кольцевой элемент. Каждый из элементов передачи вращающего момента контактирует с одной из внешних канавок и одной из внутренних канавок. Множество элементов передачи вращающего момента взаимодействуют с множеством внешних канавок и множеством внутренних канавок, чтобы расположить кольцевой элемент в плоскости, делящей пополам угол, образованной осью внешнего элемента и осью внутреннего элемента.
Различные варианты настоящего изобретения должны стать очевидными специалистам в данной области техники из последующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления при его прочтении и рассмотрении сопроводительных чертежей.
Краткое описание чертежей
Упомянутые выше, а также другие преимущества настоящего изобретения станут понятны для специалистов в данной области техники из последующего подробного описания и рассмотрения сопроводительных чертежей, на которых:
фиг.1 - вид в разрезе двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - вид в разрезе кольцевого элемента смещаемого двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.1;
фиг.3 - вид в разрезе смещаемого двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.1, шарнир показан в сочлененном положении;
фиг.4 - фрагмент вида в разрезе смещаемого двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.1, шарнир показан в сочлененном положении и внутренний элемент и второй элемент шарнира не показаны;
фиг.5 - вид в разрезе неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.6 - вид в разрезе внешнего элемента неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.5;
фиг.7 - вид в поперечном разрезе неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.5, шарнир показан в сочлененном положении;
фиг.8 - фрагмент подробного вида в разрезе неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.5, шарнир показан в сочлененном положении и внутренний элемент и второй элемент шарнира не показаны;
фиг.9 - вид в разрезе смещаемого двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.10 - вид в разрезе кольцевого элемента смещаемого двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.9;
фиг.11 - вид в разрезе смещаемого двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.9, шарнир показан в сочлененном положении;
фиг.12 - фрагмент подробного вида в разрезе смещаемого двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.9, шарнир показан в сочлененном положении и внутренний элемент и второй элемент шарнира не показаны;
фиг.13 - вид в разрезе неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.14 - вид в разрезе внешнего элемента неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.13;
фиг.15 - вид в разрезе неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, показанного на фиг.13, шарнир показан в сочлененном положении;
фиг.16 - фрагмент подробного вида в разрезе неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира, показанного на фиг.3, шарнир показан в сочлененном положении и внутренний элемент и второй элемент шарнира не показаны;
фиг.17 - вид в разрезе неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг.18 - вид в разрезе неподвижного двухстороннего коленчатого шарнира для передачи постоянной частоты вращения, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Следует понимать, что изобретение может предполагать различные альтернативные ориентации и последовательности этапов, кроме случаев, когда явно определено иное. Следует также понимать, что конкретные устройства и процессы, показанные на приложенных чертежах и описанные в последующем описании, являются просто примерными вариантами осуществления концепций изобретения, определенных в приложенной формуле изобретения. Следовательно, конкретные размеры, направления или другие физические характеристики, относящиеся к раскрытым вариантам осуществления, нельзя рассматривать как ограничение, если формула изобретения явно не устанавливает иное.
На фиг.1 представлен шарнир 10 для передачи постоянной частоты вращения, соответствующий варианту осуществления изобретения. Шарнир 10 для передачи постоянной частоты вращения содержит первый элемент 12, содержащий внешний элемент 14, второй элемент 16, содержащий внутренний элемент 18, кольцевой элемент 20 и множество элементов 22 передачи вращающего момента. Как показано на чертеже, шарнир 10 для передачи постоянной частоты вращения является смещаемым двухсторонним коленчатым шарниром для передачи постоянной частоты вращения, что означает, что центр вращения шарнира определяется средней точкой двух отдельных точек сочленения и шарнир 10 для передачи постоянной частоты вращения обеспечивает осевое поступательное движение.
Внешний элемент 14 является полым цилиндрическим участком первого элемента 12, изготовленным из твердого материала, такого как сталь. Первый элемент 12, в том числе и внешний элемент 14, как правило, является кованым и затем обрабатывается механически на станке при вторичной операции. Однако следует понимать, что внешний элемент 14 может быть изготовлен используя любой другой процесс и любой другой материал. Альтернативно, внешний элемент 14 может быть изготовлен отдельно от первого элемента 12 и соединяться с ним. Внешний элемент 14 имеет ось 24 и внутренний диаметр 26. Ось 24 внешнего элемента является последовательностью точек, равноотстоящих от внутреннего диаметра 26. Ось 24 внешнего элемента совпадает с осью первого элемента 12.
Множество внешних канавок 28 выполнены на внутренней поверхности 30 внешнего элемента 14. Каждая из внешних канавок 28 имеет дугообразный профиль, имеющий диаметр и центральную линию, параллельные оси 24 внешнего элемента. Альтернативно, внешний элемент 14 может содержать множество внешних канавок 28 с чередующейся глубиной. Внешний элемент 14 содержит восемь выполненных в нем внешних канавок 28. Однако следует понимать, что каждая из внешних канавок 28 может иметь недугообразный профиль и во внешнем элементе 14 может быть выполнено любое количество внешних канавок 28. Множество внешних канавок 28 равномерно распределяются вокруг оси внешнего элемента 24.
Внутренний элемент 18 является полым элементом, изготовленным из твердого материала, такого как сталь. Второй элемент 16 и внутренний элемент 18 могут быть изготовлены используя любой другой процесс и любой другой материал. Внутренний элемент 18, как правило, изготавливается отдельно от второго элемента 16 и с помощью шпонок крепится на концевом участке второго элемента 16. Однако следует понимать, что внутренний элемент 18 может быть изготовлен как единое целое со вторым элементом 16.
Внутренний элемент 18 содержит внешнюю поверхность 32 внутреннего элемента и внутреннюю поверхность 34 внутреннего элемента. Внешняя поверхность 32 внутреннего элемента является сферической поверхностью внешнего элемента 18, имеющего центр, отличный от центра вращения шарнира. Внутренняя поверхность 34 внутреннего элемента имеет цилиндрическое отверстие, проходящее через внутренний элемент 18. На внутренней поверхности внутреннего элемента 34 выполнено множество шлицов 36 для зацепления внутреннего элемента 18 со вторым элементом 16. Ось 38 внутреннего элемента является последовательностью точек, равноотстоящих от внутренней поверхности 34 внутреннего элемента.
На внутренней поверхности 32 внутреннего элемента выполнено множество внутренних канавок 40. Каждая из внутренних канавок 40 имеет дугообразный профиль, имеющий диаметр и центральную линию, параллельные оси 38 внутреннего элемента. Альтернативно, внутренний элемент 18 может содержать множество внутренних канавок 40 с чередующейся глубиной. Диаметр дугообразного профиля каждой из внутренних канавок 40 комплементарен соответствующему ему диаметру дугообразного профиля каждой из внешних канавок 28. Как показано на фиг.1 и 3, глубина каждой из внутренних канавок 40 изменяется в зависимости от расстояния внешней поверхности внешнего элемента 32 от оси 38 внутреннего элемента. Внутренний элемент 18 содержит восемь выполненных на нем внутренних канавок 40. Однако следует понимать, что каждая из внутренних канавок 40 может иметь недугообразный профиль и на внутреннем элементе 18 может быть выполнено любое количество внутренних канавок 40. Множество внутренних канавок 40 равномерно разнесены друг от друга вокруг оси 38 внутреннего элемента.
Внутренний элемент 18 крепится ко второму элементу используя пружинное стопорное кольцо 42, расположенное в пазу 44, выполненном во внешней поверхности второго элемента 16. Альтернативно, для крепления внутреннего элемента 18 ко второму элементу может использоваться любой другой тип крепежного элемента.
Кольцевой элемент 20, который виден на фиг.2, расположен между внешним элементом 14 и внутренним элементом 18. Кольцевой элемент 20 является механически обработанным полым корпусом из твердого материала, такого как сталь. Однако следует понимать, что кольцевой элемент 20 может быть выполнен используя любой другой процесс и любой другой материал. Кольцевой элемент 20 содержит первую сферическую внешнюю поверхность 46, вторую сферическую внешнюю поверхность 48 и сферическую внутреннюю поверхность 50.
В кольцевом элементе выполнено множество сквозных отверстий 52. Каждое из отверстий выполнено перпендикулярно оси 54 кольцевого элемента. Кольцевой элемент 20 содержит восемь выполненных в нем отверстий 52. Однако следует понимать, что в кольцевом элементе 20 может быть выполнено любое количество отверстий 52. Множество отверстий 52 равномерно распределяются вокруг оси 54 кольцевого элемента. Дополнительно, каждое из отверстий 52 может иметь цилиндрическую форму, по существу, прямоугольную форму или любую другую форму и может быть выполнено под наклоном к оси 54 кольцевого элемента. Первая сферическая внешняя поверхность 46 имеет центр, общий с внешней поверхностью 32 внутреннего элемента, как ясно видно на фиг.1. Участок первой сферической внешней поверхности 46 определяет участок расположения каждого из отверстий 52. Как показано на фиг.3 и 4, когда шарнир 10 для передачи постоянной частоты вращения находится в полностью сочлененном положении, первая сферическая внешняя поверхность 46 контактирует с внутренней поверхностью 30 внешнего элемента 14.
Вторая сферическая внешняя поверхность 48 имеет центр, отличающийся от центра внешней поверхности 32 внутреннего элемента, как ясно видно на фиг.1. Участок второй сферической внешней поверхности 48 определяет участок расположения каждого из отверстий 52. Вторая сферическая внешняя поверхность 48 расположена напротив внутренней поверхности 30 внешнего элемента 14 и посредством скольжения входит с ней в зацепление. Диаметр второй сферической внешней поверхности 48 комплементарен внутренней поверхности 30 внешнего элемента 14. Вторая сферическая внешняя поверхность 48 и внутренняя поверхность 30 механически прецизионно обработаны для использования в качестве совпадающих поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике.
Сферическая внутренняя поверхность 50 имеет центр, общий с центром внешней поверхности 32 внутреннего элемента, как ясно видно на фиг.1. Участок сферической внутренней поверхности 50 определяет участок расположения каждого из отверстий 52. Сферическая внутренняя поверхность 50 расположена напротив внешней поверхности 32 внутреннего элемента и посредством скольжения с ней в зацепление. Радиус сферической внутренней поверхности 50 комплементарен радиусу внешней поверхности 32 внутреннего элемента. Сферическая внутренняя поверхность 50 и внешняя поверхность 32 внутреннего элемента механически прецизионно обработаны для использования в качестве совпадающих поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике.
Несколько элементов 22 для передачи вращающего момента выполнены в виде стальных сфер, расположенных в каждом из отверстий 52, во внешних канавках 28 и во внутренних канавках 40. Каждый из элементов 22 передачи вращающего момента является шариком для шарикоподшипников, известных в технике. Однако следует понимать, что элементы 22 могут иметь любую другую форму и быть изготовлены из любого другого твердого материала. Диаметр каждого из элементов 22 передачи вращающего момента соответствует диаметру дугообразных профилей каждой из внешних канавок 28 и внутренних канавок 40. Элементы 22 передачи вращающего момента, внешние канавки 28 и внутренние канавки 40 прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Каждый элемент 22 передачи вращающего момента расположен в каждой из внешних канавок 28 и в каждой из внутренних канавок 40.
При использовании шарнир 10 для передачи постоянной частоты вращения облегчает сочленение между первым элементом 12 и вторым элементом 16. Как показано на фиг.4, максимальный угол сочленения кольцевого элемента 20 относительно внешнего элемента 14 вокруг центра второй сферической внешней поверхности 48 возникает, когда первая сферическая внешняя поверхность 46 контактирует с внутренней поверхностью 30 внешнего элемента 14. Как дополнительно показано на фиг.4, внутренний элемент 18 и второй элемент 16 сочленяются с кольцевым элементом 20 вокруг центра внешней поверхности 32 внутреннего элемента. Упор первой сферической внешней поверхности 46 во внутреннюю поверхность 30 предотвращает перемещение каждого из элементов 22 передачи вращающего момента относительно внутреннего элемента 18, определяя максимальный угол сочленения внутреннего элемента 18 относительно кольцевого элемента 20. Полный угол сочленения шарнира 10 для передачи постоянной частоты вращения определяется, объединяя максимальный угол сочленения кольцевого элемента 20 относительно внешнего элемента 14 вокруг центра второй сферической внешней поверхности 48 и максимальный угол сочленения внутреннего элемента 18 относительно кольцевого элемента 20 вокруг центра внешней поверхности 32 внутреннего элемента. Множество элементов 22 передачи вращающего момента взаимодействуют с множеством внешних канавок 28 и множеством внутренних канавок 40, чтобы расположить кольцевой элемент 20 в плоскости, разделяющей пополам угол между осью 24 внешнего элемента и осью 38 внутреннего элемента.
Шарнир 10 для передачи постоянной частоты вращения также облегчает осевое смещение между первым элементом 12 и вторым элементом 16. Когда сила прикладывается вдоль оси 24 внешнего элемента или оси 38 внутреннего элемента, элементы 22 передачи вращающего момента перемещаются вдоль внешних канавок 28, чтобы позволить первому элементу 12 сместиться в осевом направлении относительно второго элемента 16. Дополнительно, следует понимать, что первый элемент 12 и второй элемент 16 могут одновременно сочленяться и перемещаться в осевом направлении.
На фиг.5-8 показан альтернативный вариант осуществления шарнира 10 для передачи постоянной частоты вращения. Схожие конструктивные признаки шарнира 10 для передачи постоянной частоты вращения 10 имеют те же самые ссылочные позиции с символом (′).
Шарнир 70 для передачи постоянной частоты вращения предпочтительно содержит первый элемент 72, содержащий внешний элемент 74, второй элемент 16′, содержащий внутренний элемент 18′, кольцевой элемент 20′, множество элементов 22′ передачи вращающего момента и элемент 78 удержания. Как показано на чертеже, шарнир 70 для передачи постоянной частоты вращения является неподвижным двухсторонним коленчатым шарниром для передачи постоянной частоты вращения, что означает, что точка вращения шарнира определяется серединой двух отдельных точек сочленения.
Внешний элемент 74 является полым цилиндрическим участком первого элемента 72, изготовленным из твердого материала, такого как сталь. Как показано на чертеже, внешний элемент 74 изготовлен отдельно от первого элемента 72 и соединен с ним. Однако следует понимать, что внешний элемент 74 может быть изготовлен используя любой другой процесс и любой другой материал. Внешний элемент 74 имеет внутреннюю поверхность 76. Внутренняя поверхность 76 определяет первую сферическую поверхность 80 удержания, вторую сферическую поверхность 81 удержания, выступ 82 элемента удержания и паз 84 удержания.
На цилиндрическом участке внутренней поверхности 76 внешнего элемента 74 выполнено множество внешних канавок 28′. Каждая из внешних канавок 28′ имеет дугообразный профиль с диаметром и средней линией, параллельными оси внешнего элемента 24′. Альтернативно, внешний элемент 14′ может содержать множество внешних канавок 28′, имеющих чередующуюся глубину. Внешний элемент 14′ содержит восемь выполненных в нем внешних канавок 28′. Однако следует понимать, что каждая из внешних канавок 28′ может иметь недугообразный профиль, и во внешнем элементе 74 может быть выполнено любое количество внешних канавок 28′. Множество внешних канавок 28′ равномерно распределяются вокруг оси внешнего элемента 24′.
Первая сферическая поверхность 80 удержания является участком внутренней поверхности 76 внешнего элемента 74. Первая сферическая поверхность 80 удержания определяется участками внутренней поверхности 76 между каждой из внешних канавок 28′. Первая сферическая поверхность 80 удержания имеет центр, общий с центром второй сферической внешней поверхности 48′ кольцевого элемента 20′, как ясно видно на фиг.5 и 6. Первая сферическая поверхность 80 удержания расположена напротив второй сферической внешней поверхностью 48′ и посредством скольжения входит с ней в зацепление. Радиус первой сферической поверхности 80 удержания комплементарен радиусу второй сферической внешней поверхности 48′. Первая сферическая поверхность 80 удержания и вторая сферическая внешняя поверхность 48′ являются прецизионно механически обработанными для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Первая сферическая поверхность 80 удержания сформирована рядом с выступом 82 элемента удержания.
Вторая сферическая поверхность 81 удержания является участком внутренней поверхности 76 внешнего элемента 74. Вторая сферическая поверхность 81 удержания определяется участками внутренней поверхности 76 между каждой из внешних канавок 28′. Вторая сферическая поверхность 81 удержания имеет центр, общий с центром первой сферической внешней поверхности 46′ кольцевого элемента 20′, когда шарнир 70 для передачи постоянной частоты вращения находится в сочлененном положении, как ясно видно на фиг.7 и 8. Радиус второй сферической поверхности 81 удержания комплементарен радиусу первой сферической внешней поверхности 46′, когда шарнир 70 для передачи постоянной частоты вращения находится в сочлененном положении. Вторая сферическая поверхность 81 удержания и первая сферическая внешняя поверхность 46′ являются прецизионно механически обработанными для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Вторая сферическая поверхность 81 удержания находится рядом с первой сферической поверхность 80 удержания.
Выступ 82 элемента удержания является ступенчатым участком внутренней поверхности 76 внешнего элемента 74. Выступ 82 элемента удержания имеет диаметр, больший, чем диаметр внутренней поверхности 76 внешнего элемента 74. На выступ 82 элемента удержания устанавливается элемент 78 удержания.
Элемент 78 удержания является элементом в форме кольца, расположенным во внешнем элементе 74 напротив выступа 82 элемента удержания. В поперечном разрезе показанного элемента 78 удержания имеются две пары противоположных параллельных сторон и наклонная сторона, но следует понимать, что элемент 78 удержания в поперечном разрезе может любую другую форму. Наклонная сторона поперечного разреза определяет коническую поверхность 86 удержания. Коническая поверхность 86 удержания расположена напротив второй сферической внешней поверхности 48′ и посредством скольжения входит с ней в зацепление, когда элемент 78 удержания расположен против выступа элемента 82 удержания. Коническая поверхность 86 удержания и вторая сферическая внешняя поверхность 48′ прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Альтернативно, участок элемента 78 удержания может входить в зацепление с внешним элементом 74 посредством резьбы и коническая поверхность 86 удержания может быть сферической поверхностью удержания.
Паз 84 удержания является круговым углублением, выполненным во внутренней поверхности 76 внешнего элемента 74. Паз 84 удержания имеет прямоугольное сечение, но следует понимать, что паз 84 удержания может иметь любую другую форму. Диаметр паза 84 удержания больше, чем диаметр выступа 82 элемента удержания и внутренний диаметр 26′ внутренней поверхности 76. В паз 84 удержания устанавливается крепежный элемент 88. Крепежный элемент 88 является пружинным стопорным кольцом, известным в технике; однако следует понимать, что могут также использоваться и другие крепежные элементы, такие как маленькое резьбовое кольцо, фиксирующие штифты или другие крепежные элементы.
При использовании шарнир 70 для передачи постоянной частоты вращения облегчает сочленение между первым элементом 72 и вторым элементом 16′. Как показано на фиг.7 и 8, максимальный угол сочленения кольцевого элемента 20′ относительно первой сферической поверхности 80 удержания внешнего элемента 74 вокруг центра второй сферической внешней поверхности 48′ возникает, когда первая сферическая внешняя поверхность 46′ контактирует с внутренней поверхностью 76 внешнего элемента 74. Как дополнительно показано на фиг.7 и 8, внутренний элемент 18′ и второй элемент 16′ сочленяются относительно кольцевого элемента 20′ вокруг центра внутренней поверхности 32′ внешнего элемента. Примыкание первой сферической внешней поверхности 46′ к внутренней поверхности 76 предотвращает перемещение каждого из элементов 22′ передачи вращающего момента относительно внутреннего элемента 18′, определяя максимальный угол сочленения внутреннего элемента 18′ относительно кольцевого элемента 20′. Полный угол сочленения шарнира 70 для передачи постоянной частоты вращения определяется объединяя максимальный угол сочленения кольцевого элемента 20′ относительно первой сферической поверхности 80 удержания внешнего элемента 74 вокруг центра второй сферической внешней поверхности 48′ и максимальный угол сочленения внутреннего элемента 18′ относительно кольцевого элемента 20′ вокруг центра внешней поверхности 32′ внутреннего элемента.
На фиг.9-12 показан альтернативный вариант осуществления шарнира 10 для передачи постоянной частоты вращения. Схожие конструктивные признаки шарнира 10 для передачи постоянной частоты вращения обозначаются той же самой ссылочной позицией с символом двойного апострофа (′′).
Шарнир 100 для передачи постоянной частоты вращения предпочтительно содержит первый элемент 12′′, содержащий внешний элемент 14′′, второй элемент 16′′, содержащий внутренний элемент 18′′, кольцевой элемент 102, и множество элементов 22′′ передачи вращающего момента. Как показано на чертеже, шарнир 100 для передачи постоянной частоты вращения является смещаемым двойным коленчатым шарниром для передачи постоянной частоты вращения, что означает, что точка вращения шарнира определяется средней точкой двух отдельных точек сочленения и шарнир 100 для передачи постоянной частоты вращения обеспечивает осевое поступательное движение.
Кольцевой элемент 102, ясно видимый на фиг.10, расположен между внешним элементом 14′′ и внутренним элементом 18′′. Кольцевой элемент 102 является полым корпусом, изготовленным из твердого материала, такого как сталь. Однако следует понимать, что кольцевой элемент 102 может быть изготовлен используя любой другой процесс и любой другой материал. Кольцевой элемент 102 содержит коническую внешнюю поверхность 104, сферическую внешнюю поверхность 106 элемента и сферическую внутреннюю поверхность 50′′. В кольцевом элементе 102 выполнено множество сквозных отверстий 52′′.
Коническая внешняя поверхность 104 является коническим участком кольцевого элемента 02, ясно видимым на фиг.9 и 10. Участок конической внешней поверхности 104 определяет участок для каждого из отверстий 52′′. Как показано на фиг.11 и 12, когда шарнир 100 для передачи постоянной частоты вращения находится в полностью сочлененном положении, коническая внешняя поверхность 104, по существу, параллельна, но не контактирует с внутренней поверхностью 30′′ внешнего элемента 14′′.
Сферическая внешняя поверхность 106 элемента имеет центр, отличающийся от центра внешней поверхности 32′′ внутреннего элемента, как ясно видно на фиг.9. Участок сферической внешней поверхности 106 элемента определяет участок для каждого из отверстий 52′′. Сферическая внешняя поверхность 106 элемента расположена напротив внутренней поверхности 30′′ внешнего элемента 14′′ и посредством скольжения входит с ней в зацепление. Диаметр сферической внешней поверхности 106 комплементарен внутренней поверхности 30′′ внешнего элемента 14′′. Сферическая внешняя поверхность 106 элемента и внутренняя поверхность 30′′ прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Как ясно видно на фиг.10 и 12, сферическая внешняя поверхность 106 элемента является касательной к конической внешней поверхности 104. Вершина 108 поверхности, направленная по радиусу внутрь относительно кольцевого элемента 102, образуется между конической внешней поверхностью 104 и сферической внешней поверхностью 106 элемента.
Сферическая внутренняя поверхность 50′′ имеет центр, общий с центром внутренней внешней поверхности элемента 32′′, как ясно видно на фиг.9. Участок сферической внутренней поверхности 50′′ определяет участок для каждого из отверстий 52′′. Сферическая внутренняя поверхность 50′′ расположена напротив внешней поверхности 32′′ внутреннего элемента и посредством скольжения входит с ней в зацепление. Радиус сферической внутренней поверхности 50′′ комплементарен радиусу внешней поверхности 32′′ внутреннего элемента. Сферическая внутренняя поверхность 50′′ и внешняя поверхность 32′′ внутреннего элемента прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике.
На фиг.13-16 показан альтернативный вариант осуществления шарнира 10 для передачи постоянной частоты вращения. Схожие конструктивные признаки шарнира 10 для передачи постоянной частоты вращения обозначаются той же самой ссылочной позицией с символом тройного апострофа (′′′).
Шарнир 120 для передачи постоянной частоты вращения предпочтительно содержит первый элемент 122, содержащий внешний элемент 124, второй элемент 16′′′, содержащий внутренний элемент 18′′′, кольцевой элемент 126, множество элементов 22′′′ передачи вращающего момента и элемент 18 удержания. Как показано на чертеже, шарнир 100 для передачи постоянной частоты вращения является смещаемым двойным коленчатым шарниром для передачи постоянной частоты вращения, что означает, что точка вращения шарнира определяется средней точкой двух отдельных точек сочленения.
Внешний элемент 124 является полым цилиндрическим участком первого элемента 122, изготовленным из твердого материала, такого как сталь. Как показано на чертеже, внешний элемент 124 изготовлен отдельно от первого элемента 122 и соединяется с ним.
Однако следует понимать, что внешний элемент 124 может быть изготовлен используя любой другой процесс и любой другой материал. Внешний элемент имеет внутреннюю поверхность 130. Внутренняя поверхность 130 определяет первую сферическую поверхность 132 удержания, выступ 134 удержания элемента удержания и паз 136 удержания.
На цилиндрическом участке внутренней поверхности 130 внешнего элемента 124 выполнено множество внешних канавок 28′′′. Каждая из внешних канавок 28′′′ имеет дугообразный профиль с диаметром и средней линией, параллельными оси 24′′′ внешнего элемента. Альтернативно, внешний элемент 124 может содержать множество внешних канавок 28′′′, имеющих чередующуюся глубину. Внешний элемент 124 содержит выполненные в нем восемь внешних канавок 28′′′. Однако следует понимать, что каждая из внешних канавок 28′′′ может иметь недугообразный профиль на внешнем элементе 124 и может быть выполнено любое количество внешних канавок 28′′′. Множество внешних канавок 28′′′ равномерно распределены вокруг оси 24′′′ внешнего элемента.
Первая сферическая поверхность 132 удержания является участком внутренней поверхности 130 внешнего элемента 124. Первая сферическая поверхность 132 удержания определяется участками внутренней поверхности 130 между каждой из внешних канавок 28′′′. Первая сферическая поверхность 132 удержания имеет центр, общий с центром сферической внешней поверхности 138 кольцевого элемента 126, как ясно видно на фиг.14 и 16. Первая сферическая поверхность 132 удержания расположена напротив сферической внешней поверхности 138 элемента и посредством скольжения входит с ней в зацепление. Радиус первой сферической поверхности 132 удержания комплементарен радиусу сферической внешней поверхности 138 элемента. Первая сферическая поверхность 132 удержания и сферическая внешняя поверхность 138 элемента прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Первая сферическая поверхность 132 удержания сформирована рядом с выступом 134 элемента удержания.
Выступ 134 элемента удержания является ступенчатым участком внутренней поверхности 130 внешнего элемента 124. Выступ 134 элемента удержания является цилиндрическим по форме и имеет диаметр, больший, чем диаметр внутренней поверхности 30 внешнего элемента 124. На выступ 134 элемента удержания устанавливается элемент 128 удержания. Элемент 128 удержания является элементом в форме кольца, расположенным во внешнем элементе 124 напротив выступа 134 элемента удержания. Элемент 128 удержания, как показано на чертеже, имеет в поперечном разрезе две пары противоположных параллельных сторон и наклонную сторону, но следует понимать, что элемент 128 удержания может иметь любую другую форму профиля. Дугообразная сторона поперечного разреза определяет коническую поверхность 140 удержания. Коническая поверхность 140 удержания расположена напротив сферической внешней поверхности 138 элемента и посредством скольжения входит с ним в зацепление, когда элемент 128 удержания располагается напротив выступа 134 элемента удержания. Коническая поверхность 140 удержания и сферическая внешняя поверхность 138 элемента прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Альтернативно, участок элемента 128 удержания может иметь резьбовое зацепление с внешним элементом 124 и коническая поверхность 140 удержания может быть сферической поверхностью удержания.
Паз 136 удержания является круговым углублением, сформированным во внутренней поверхности 130 внешнего элемента 124. Паз 136 удержания имеет прямоугольное сечение, но следует понимать, что паз 136 удержания может иметь любую другую форму. Диаметр паза 136 удержания больше, чем диаметр выступа 134 элемента удержания и внутренний диаметр 26′′′ внутренней поверхности 130. В паз 136 удержания устанавливается крепежный элемент 142. Крепежный элемент 142 является пружинным стопорным кольцом, известным в технике; однако следует понимать, что могут также использоваться и другие крепежные элементы, такие как резьбовое небольшое кольцо, фиксирующие штифты или другие крепежные элементы.
Кольцевой элемент 126, который ясно виден на фиг.16, расположен между внешним элементом 124 и внутренним элементом 18′′′. Кольцевой элемент 126 является пустотелым элементом, механически изготовленным из твердого материала, такого как сталь. Однако следует понимать, что кольцевой элемент 126 может быть изготовлен используя любой другой процесс и любой другой материал. Кольцевой элемент 126 содержит коническую внешнюю поверхность 144, сферическую внешнюю поверхность 138 элемента и сферическую внутреннюю поверхность 50′′′. На кольцевом элементе 126 выполнено множество сквозных отверстий 52′′′. Коническая внешняя поверхность 144 является коническим участком кольцевого элемента 126, ясно видного на фиг.13 и 16. Участок конической внешней поверхности 144 определяет участок для каждого из отверстий 52′′′. Как показано на фиг.15 и 16, когда шарнир 120 для передачи постоянной частоты вращения находится в полностью сочлененном положении, коническая внешняя поверхность 144, по существу, параллельна внутренней поверхности 130 внешнего элемента 124 и входит с ней в контакт.
Сферическая внешняя поверхность 138 элемента имеет центр, отличающийся от центра внешней поверхности 32′′′ внутреннего элемента, как ясно видно на фиг.13. Участок сферической внешней поверхности 138 элемента определяет участок для каждого из отверстий 52′′′. Сферическая внешняя поверхность 138 элемента расположена напротив внутренней поверхности 130 внешнего элемента 124 и посредством скольжения входит с ней в зацепление. Диаметр сферической внешней поверхности 138 элемента комплементарен внутренней поверхности 130 внешнего элемента 124. Сферическая внешняя поверхность 138 элемента и внутренняя поверхность 130 прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Как ясно видно на фиг.16, сферическая внешняя поверхность 138 элемента не является касательной к конической внешней поверхности 144. Вершина 146 поверхности, направленная по радиусу внутрь относительно кольцевого элемента 126, формируется между конической внешней поверхностью 144 и сферической внешней поверхностью 138 элемента.
При использовании шарнир 120 для передачи постоянной частоты вращения облегчает сочленение между первым элементом 122 и вторым элементом 16′′′. Как показано на фиг.15 и 16, максимальный угол сочленения кольцевого элемента 126 относительно первой сферической поверхности 32 удержания внешнего элемента 124 вокруг центра сферической внешней поверхности 138 элемента возникает, когда коническая внешняя поверхность 144 контактирует с внутренней поверхностью 130 внешнего элемента 124. Как дополнительно показано на фиг.15, внутренний элемент 18′′′ и второй элемент 16′′′ сочленяются относительно кольцевого элемента 126 вокруг центра внешней поверхности 32′′′ внутреннего элемента. Примыкание конической внешней поверхности 44 к внутренней поверхности 130 предотвращает перемещение каждого из элементов 22′′′ передачи вращающего момента относительно внутреннего элемента 18′′′, определяя максимальный угол сочленения внутреннего элемента 18′′′ относительно кольцевого элемента 126. Полный угол сочленения шарнира 120 для передачи постоянной частоты вращения определяется объединяя максимальный угол сочленения кольцевого элемента 126 относительно первой сферической поверхности 132 удержания внешнего элемента 124 вокруг центра сферической внешней поверхности 138 элемента и максимальный угол сочленения внутреннего элемента 18′′′ относительно кольцевого элемента 126 вокруг центра внешней поверхности 32′′′ внутреннего элемента.
На фиг.17 представлен альтернативный вариант осуществления шарнира 70 для передачи постоянной частоты вращения. Схожие конструктивные детали шарнира 70 для передачи постоянной частоты вращения имеют те же самые ссылочные позиции.
Шарнир 150 для передачи постоянной частоты вращения предпочтительно содержит первый элемент 152, содержащий внешний элемент 154, второй элемент 6′, содержащий внутренний элемент 18′, кольцевой элемент 20′, множество элементов 22′ передачи вращающего момента и элемент 156 удержания. Как показано на чертеже, шарнир 150 для передачи постоянной частоты вращения является неподвижным двусторонним коленчатым шарниром для передачи постоянной частоты вращения, что означает, что точка вращения шарнира определяется средней точкой двух отдельных точек сочленения.
Внешний элемент 154 является полым цилиндрическим участком первого элемента 152, изготовленного из твердого материала, такого как сталь. Как показано на чертеже, внешний элемент 154 изготавливается как единое целое с первым элементом 152. Однако следует понимать, что внешний элемент 154 может быть изготовлен отдельно от первого элемента 52 и соединяться с ним. Внешний элемент 154 имеет внутреннюю поверхность 158. Внутренняя поверхность 158 определяет первую сферическую поверхность 160 удержания, вторую сферическую поверхность 161 удержания и выступ 162 элемента удержания.
На цилиндрическом участке внутренней поверхности 158 внешнего элемента 154 выполнено множество внешних канавок 166. Каждая из внешних канавок 166 имеет дугообразный профиль, диаметр и средняя линия которого параллельны оси 168 внешнего элемента. Альтернативно, внешний элемент 154 может содержать множество внешних канавок 166, имеющих с чередующейся глубиной. Внешний элемент 154 содержит восемь выполненных в нем внешних канавок 166. Однако следует понимать, что каждая из внешних канавок 166 может иметь недугообразный профиль и на внешнем элементе 154 может быть выполнено любое количество внешних канавок 166. Множество внешних канавок 166 равномерно распределены вокруг оси 168 внешнего элемента.
Первая сферическая поверхность 160 удержания является участком внутренней поверхности 158 внешнего элемента 154. Первая сферическая поверхность 160 удержания сформирована на конце внешнего элемента 154 напротив первого элемента 152. Первая сферическая поверхность 160 удержания определяется участками внутренней поверхности 158 между каждой из внешних канавок 166. Первая сферическая поверхность 160 удержания имеет центр, общий с центром второй сферической внешней поверхности 48′ кольцевого элемента 20′. Первая сферическая поверхность 160 удержания расположена напротив второй сферической внешней поверхности 48′ и посредством скольжения входит с ней в зацепление. Радиус первой сферической поверхности 160 удержания комплементарен радиусу второй сферической внешней поверхности 48′. Первая сферическая поверхность 160 удержания и вторая сферическая внешняя поверхность 48′ прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Первая сферическая поверхность 80 удержания находится рядом с выступом 82 элемента удержания.
Вторая сферическая поверхность 161 удержания является участком внутренней поверхности 158 внешнего элемента 154. Вторая сферическая поверхность 161 удержания определяется участками внутренней поверхности 158 между каждой из внешних канавок 166. Вторая сферическая поверхность 161 удержания имеет центр, общий с центром первой сферической внешней поверхности 46′ кольцевого элемента 20′, когда шарнир 150 для передачи постоянной частоты вращения находится в сочлененном положении. Радиус второй сферической поверхности 161 удержания комплементарен радиусу первой сферической внешней поверхности 46′, когда шарнир 150 для передачи постоянной частоты вращения находится в сочлененном положении. Вторая сферическая поверхность 161 удержания и первая сферическая внешняя поверхность 46′ прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Вторая сферическая поверхность 161 удержания находится рядом с первой сферической внешней поверхностью 160 удержания.
Выступ 162 элемента удержания является ступенчатым участком внутренней поверхности 158 внешнего элемента 154. Выступ 162 элемента удержания выполнен на конце внешнего элемента 154 напротив первого элемента 152. Выступ 162 элемента удержания имеет цилиндрическую форму и диаметр, больший, чем диаметр внутренней поверхности 158 внешнего элемента 154. На выступ 162 элемента удержания устанавливается элемент 156 удержания.
Элемент 156 удержания является элементом в форме кольца, расположенным во внешнем элементе 154 напротив выступа 162 элемента удержания. Элемент 156 удержания, как показано на чертеже, имеет поперечное сечение с двумя противоположными параллельными сторонами и наклонной стороной, но следует понимать, что элемент 156 может иметь любую другую форму профиля. Наклонная сторона поперечного сечения определяет коническую поверхность 170 удержания. Коническая поверхность 170 удержания расположена напротив второй сферической внешней поверхности 48′ и посредством скольжения входит с ней в зацепление, когда элемент 156 удержания располагается напротив выступа 162 элемента удержания. Коническая поверхность 170 удержания и вторая сферическая внешняя поверхность 48′ прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике. Элемент удержания содержит выступ 172 для извлечения. Выступ 172 для извлечения является кольцевым выступом, проходящим по радиусу внутрь от элемента 156 удержания.
Множество квадратных шпилек 174 внешнего элемента сформированы как единое целое с внешним элементом 154, чтобы закрепить элемент 156 удержания относительно выступа 162 элемента удержания. После того как элемент 156 удержания помещен напротив выступа 162 элемента удержания, используется пресс или другой инструмент, чтобы упруго деформировать каждую из квадратных шпилек 174 внешнего элемента в направлении от внутренней поверхности 158 внешнего элемента 154. Альтернативно, пресс или другой инструмент могут использоваться, чтобы деформировать сам внешний элемент 154 для формирования квадратных шпилек 174 внешнего элемента.
На фиг.18 показан альтернативный вариант осуществления шарнира 70 для передачи постоянной частоты вращения. Схожие конструктивные признаки шарнира 70 для передачи постоянной частоты вращения имеют те же самые ссылочные позиции.
Шарнир 180 для передачи постоянной частоты вращения предпочтительно содержит первый элемент 182, содержащий внешний элемент 184, второй элемент 16′, содержащий внутренний элемент 18′, кольцевой элемент 20′, множество элементов 22′ передачи вращающего момента и элемент 186 удержания. Как показано на чертеже, шарнир 180 для передачи постоянной частоты вращения является неподвижным двусторонним коленчатым шарниром для передачи постоянной частоты вращения, что означает, что точка вращения шарнира определяется средней точкой двух отдельных точек сочленения.
Внешний элемент 184 является полым цилиндрическим участком первого элемента 182, изготовленным из твердого материала, такого как сталь. Как показано на чертеже, внешний элемент 184 изготовлен отдельно от первого элемента 182 и соединяется с ним. Внешний элемент 184 имеет внутреннюю поверхность 188. Внутренняя поверхность 188 определяет первую сферическую поверхность 190 удержания, вторую сферическую поверхность 191 удержания и выступ 192 элемента удержания.
Выступ 192 элемента удержания является ступенчатым участком внутренней поверхности 188, имеющим сформированную на нем резьбу. Выступ 192 элемента удержания сформирован на конце внешнего элемента 184 рядом с первым элементом 182. Выступ 192 элемента удержания имеет цилиндрическую форму и имеет диаметр, больший, чем диаметр внутренней поверхности 188 внешнего элемента 184. На выступ 192 элемента удержания устанавливается резьбовой элемент 186 удержания.
Резьбовой элемент 186 удержания является резьбовым цилиндрическим элементом, расположенным во внешнем элементе 184, посредством резьбы сцепленный с выступом 192 элемента удержания. Резьбовой элемент 186, как видно на чертеже, содержит углубление 194 для сцепления с инструментом и углубление 196 для сцепления с элементом. Углубление 194 для сцепления с инструментом сформировано напротив углубления 196 для сцепления с элементом и предпочтительно имеет шестиугольную форму. Однако следует понимать, что углубление 196 для сцепления с инструментом может иметь любую другую форму. Углубление 196 для сцепления с элементом содержит коническую поверхность 198 удержания. Коническая поверхность 198 удержания расположена напротив второй сферической внешней поверхности 48′ и посредством скольжения входит с ней в зацепление, когда резьбовой элемент 186 удержания располагается напротив выступа 192 элемента удержания. Радиус конической поверхности 198 удержания комплементарен радиусу второй сферической внешней поверхности 48′. Коническая поверхность 198 удержания и вторая сферическая внешняя поверхность 48′ прецизионно механически обработаны для использования в качестве сопрягаемых поверхностей шарнира для передачи постоянной частоты вращения, известного в технике.
В соответствии с положениями патентного законодательства было описано настоящее изобретение, в котором рассмотрено представление его предпочтительных вариантов осуществления. Однако следует заметить, что на практике изобретение может быть реализовано иначе, чем оно было конкретно показано и описано, не отступая от его сущности или объема защиты.