УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ СТОПОРНОГО КОЛЬЦА ДЛЯ УЧАСТКА ВАЛА И СПОСОБ МОНТАЖА ТАКОГО УСТРОЙСТВА СОЕДИНЕНИЯ
CONNECTION DEVICE BY MEANS OF RETAINING RING FOR SHAFT SECTION AND METHOD OF MOUNTING SUCH CONNECTION DEVICE

Изобретение относится к устройству соединения, в основном содержащему приемную деталь, стопорное кольцо, в основном состоящее из двух полуколец, и участок вала, выполненный с возможностью установки в отверстии приемной детали. Изобретение относится также к способу монтажа такого устройства соединения.
В таком устройстве соединения стопорное кольцо выполняет функцию неподвижного соединения участка вала в осевом направлении относительно приемной детали, то есть оно препятствует их относительным движениям в направлении оси участка вала (в настоящем документе термин «осевой» обозначает направление оси участка вала).
Для обеспечения этого осевого соединения стопорное кольцо располагают вокруг участка вала в положении, называемом «положением монтажа»; при этом оно блокируется в осевом направлении на участке вала при помощи множества осевых упоров, напротив которых располагают кольцо. При этом достаточно, чтобы стопорное кольцо было заблокировано в одном осевом направлении вдоль оси участка вала. Однако предпочтительно стопорное кольцо блокируют при помощи осевых упоров на участке вала в двух направлениях.
Аналогично приемная деталь содержит один или несколько осевых упоров, выполненных с возможностью неподвижного соединения кольца в осевом направлении относительно приемной детали, то есть они препятствуют его относительному движению по меньшей мере в одном направлении вдоль оси участка вала относительно приемной детали.
Осевые упоры участка вала могут образовать или ограничивать на его поверхности кольцевой паз, возможно, прерывистый, в котором устанавливают кольцо. В этом случае боковые стенки паза образуют вышеупомянутые осевые упоры. Вместе с тем, нет необходимости в удержании кольца на всем протяжении сбоку. Достаточно наличия определенного числа боковых упоров, расположенных с двух сторон от кольца, чтобы удерживать его в осевом направлении.
Использование стопорного кольца для соединения в осевом направлении вала и приемной детали, в которую его вставляют, является известным способом.
Как правило, стопорные кольца выполнены в виде эластичного кольца, которое надевают на вал, раздвинув его за счет упругой деформации при помощи щипцов, затем кольцо отпускают, и оно садится на место в паз. Кольцо само удерживает себя на месте.
В частном случае очень сильных осевых усилий, что часто происходит в гидравлических двигателях, кольцо должно быть очень массивным и толстым и не поддается упругой деформации, поэтому его невозможно установить при помощи щипцов. Поэтому предпочтительно используют два полукольца. Такое стопорное кольцо раскрыто, например, в документе US 2,036,152.
Во время монтажа приемной детали на участке вала, как правило, участок вала располагают в вертикальном направлении. При этом оба полукольца располагают в пазу (то есть между осевыми упорами), выполненном на участке вала для их установки.
Поскольку участок вала ориентирован в вертикальном направлении, каждое из полуколец устойчиво на него опирается. Таким образом, монтаж приемной детали на участке вала не представляет особой трудности.
Однако монтаж приемной детали на участке вала может быть затруднен, если участок вала ориентирован в горизонтальном направлении. Этот случай часто встречается, в частности, когда участок вала является цапфой колеса: действительно, в этом случае участок вала не может быть ориентирован в вертикальном направлении, и монтаж необходимо осуществлять, когда участок вала является горизонтальным.
Однако в этой конфигурации, когда полукольца располагают в пазу участка вала, по меньшей мере одно из полуколец стремится упасть вниз.
Обычно для решения этой проблемы применяют различные способы, чтобы удерживать на месте полукольца во время фазы монтажа: их удерживают при помощи клея или смазки; или предусматривают паз немного уже, чем полукольца, что позволяет заклинить их во время фазы монтажа. Однако эти решения не являются практичными.
Таким образом, существует потребность в устройстве соединения, которое содержит соответствующие приемную деталь, участок вала и стопорное кольцо и которое позволяет установить приемную деталь просто без использования клея для удержания стопорного кольца на участке вала.
Кроме того, если стопорное кольцо состоит из двух полуколец и когда оно приводится во вращение, на эти полукольца действуют центробежные силы.
С другой стороны, в случае, когда кольцо устанавливают на не вращающемся участке вала, например, на не вращающейся цапфе колеса, даже в отсутствие центробежной силы необходимо, чтобы полукольца не могли перемещаться под действием толчков или вибраций в ходе эксплуатации.
Поэтому, чтобы удерживать оба полукольца в положении относительно друг друга, как известно, кольцо может содержать средства удержания, позволяющие удерживать оба полукольца в неподвижном положении относительно друг друга. Такие средства удержания предложены, например, в вышеупомянутом документе US, 2,036,152.
Поскольку эти средства удержания необходимы для обеспечения удержания в положении кольца в течение всего времени эксплуатации, они должны быть рассчитаны таким образом, чтобы обеспечивать высокую надежность, аналогичную надежности полуколец. Это приводит к существенному удорожанию для обеспечения этой функции удержания в положении кольца в ходе эксплуатации.
Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков за счет создания устройства соединения, охарактеризованного во вступительной части, монтаж которого является более простым, чем в случае известных устройств соединения.
Задача изобретения состоит в создании устройства соединения, охарактеризованного во вступительной части, содержащего средства удержания двух полуколец в положении во время фазы эксплуатации, обеспечивающего легкую фазу монтажа и имеющего меньшую стоимость по сравнению с известными устройствами соединения.
В связи с этим объектом изобретения является устройство соединения, содержащее приемную деталь, стопорное кольцо и участок вала, имеющий множество осевых упоров, выполненных с возможностью препятствовать осевому перемещению кольцо, когда его располагают вокруг указанного участка; при этом приемная деталь имеет отверстие для установки участка вала;
при этом кольцо в основном состоит из двух полуколец, выполненных с возможностью перемещения относительно друг друга;
при этом устройство соединения содержит средства удержания, выполненные с возможностью, когда кольцо располагают в положении монтажа вокруг указанного участка и удерживают в осевом направлении при помощи указанных осевых упоров, препятствовать раздвиганию в окружном направлении первого конца первого из указанных полуколец и первого конца второго из указанных полуколец;
при этом в положении монтажа кольцо препятствует относительному перемещению в осевом направлении участка вала относительно приемной детали; и в котором
в положении монтажа кольцо располагают между участком вала и приемной деталью и удерживают на участке вала при помощи приемной детали.
В данном случае окружное направление является направлением на окружности участка вала между первыми концами полуколец или на их уровне.
В некоторых вариантах осуществления во время монтажа полуколец на участке вала, если он ориентирован в горизонтальном направлении, полукольца можно расположить с двух сторон от участка вала таким образом, чтобы их соединенные первые концы образовали верхнюю точку кольца в положении монтажа на валу.
В этом положении, благодаря средствам удержания, не дающим двум первым концам полуколец раздвигаться в окружном направлении, оба полукольца взаимно удерживают друг друга (а не падают с двух сторон участка вала), поэтому кольцо остается в положении монтажа на участке вала. Таким образом, монтаж приемной детали можно осуществлять без каких-либо трудностей.
Кроме того, благодаря изобретению, полукольца можно установить без сжатия между осевыми упорами участка вала. Предпочтительно это позволяет избегать их слишком жесткой установки на участке вала и воздействия на них бесполезными напряжениями. Это тоже позволяет облегчить монтаж.
В варианте осуществления полукольца устанавливают между осевыми упорами с осевым зазором относительно этих упоров.
Вместе с тем, их можно установить с небольшим сжатием между осевыми упорами.
Обычно полукольца расположены на 360° вокруг вала. Однако, в случае необходимости, они могут быть расположены в угловом интервале, строго меньшем 360°, например, 330°.
Осевые упоры могут быть выполнены за одно целое (моноблочно) с участком вала. Вместе с тем, они могут быть выполнены также в виде деталей отдельно от участка вала и могут быть на нем закреплены или с ним соединены.
Каждый осевой упор должен иметь соединение с участком вала, которое по меньшей мере не дает осевому упору перемещаться относительно участка вала в направлении, которое может увеличить вероятность осевого перемещения кольца на участке вала. Поэтому, как правило, каждый осевой упор жестко закреплен на участке вала.
Приемная деталь может быть, в частности, блоком цилиндров гидравлического двигателя, в частности, гидравлического двигателя с радиальными поршнями.
Участок вала может быть выходным участком вала двигателя и/или цапфой колеса.
Для средств удержания можно предусмотреть различные варианты осуществления.
В варианте осуществления средства удержания содержат эластичный браслет, выполненный с возможностью взаимодействия с полукольцами таким образом, чтобы удерживать их в контакте с участком вала в положении монтажа. Благодаря этому браслету, оба полукольца удерживаются в неподвижном положении в контакте с наружной поверхностью участка вала между осевыми упорами. Следовательно, их первые концы не могут отойти друг от друга.
В варианте осуществления первые концы полуколец могут содержать изогнутую часть, которая проходит в радиальном направлении. Эта изогнутая часть может также проходить в направлении, параллельном оси вала.
Эти изогнутые части образуют крючки, которые взаимодействуют друг с другом напрямую или опосредованно, препятствуя раздвиганию первых концов полуколец.
В варианте осуществления средства удержания содержат удерживающую деталь, жестко закрепленную на одном из полуколец. В случае, когда первые концы полуколец содержат изогнутую часть, по меньшей мере одна из этих изогнутых частей может быть образована этой удерживающей деталью.
В варианте осуществления средства удержания состоят, с одной стороны, из части, выполненной за одно целое с первым из указанных полуколец, и, с другой стороны, из части, выполненной за одно целое с другим из указанных полуколец. Выражение «выполненная за одно целое часть» в данном случае значит, что рассматриваемый участок средств удержания выполнен за одно целое или моноблочно с рассматриваемым полукольцом.
В варианте осуществления средства удержания выполнены таким образом, что любое относительное перемещение первых концов полуколец из положения монтажа в положение, в котором возможно раздвигание указанных первых концов в окружном направлении, включает в себя или предполагает радиальное перемещение по меньшей мере одного из первых концов.
Этого можно добиться, например, расположив осевые упоры участка вала таким образом, чтобы препятствовать любому осевому раздвиганию первых концов.
Таким образом, чтобы первые концы отошли друг от друга, по меньшей мере один из них необходимо сначала переместить в радиальном направлении (в направлении действия центробежной силы с отходом от участка вала).
Однако если участок вала ориентирован горизонтально и первые концы расположены на верхнем меридиане, это центробежное радиальное перемещение происходит вверх. Следовательно, для перемещения необходимо, чтобы первый конец рассматриваемого полукольца приподнялся, то есть переместился вверх. Таким образом, этому перемещению препятствует сила тяжести.
Как следствие, в этом варианте осуществления, благодаря силе тяжести, предпочтительно каждый из первых концов не может отсоединиться и/или отойти от первого конца другого полукольца.
В частности, в положении монтажа, учитывая положение центров тяжести полуколец по отношению к участку вала, первый конец каждого из полуколец прижимается к участку вала: в этом положении первые концы полуколец не могут отойти друг от друга.
В варианте осуществления первый конец каждого полукольца содержит удерживающую поверхность, при этом отходящий от нее перпендикуляр направлен назад относительно направления первого конца полукольца; удерживающие поверхности двух полуколец выполнены таким образом, чтобы их можно было расположить в положение взаимного зацепления, в котором невозможно раздвигание первых концов полуколец.
Таким образом, каждая из удерживающих поверхностей образует подобие крючка или действует, как крючок, и взаимодействует напрямую или опосредованно с другой удерживающей поверхностью, препятствуя раздвиганию первых концов двух полуколец в окружном направлении (участка вала).
Ориентация удерживающих поверхностей, отходящие перпендикуляры которых направлены назад относительно направления первых концов полуколец, позволяет реализовать функцию препятствия раздвиганию без применения сложных способов удержания, таких как склеивание.
В варианте осуществления удерживающие поверхности выполнены с возможностью зацепления друг с другом напрямую, чтобы препятствовать раздвиганию указанных первых концов в окружном направлении или чтобы удерживать их на постоянном расстоянии друг от друга, когда кольцо находится в положении монтажа. Термин «напрямую» значит, что удерживающие поверхности входят друг с другом в контакт.
В варианте осуществления по меньшей мере одно из полуколец содержит выемку в направлении, по существу перпендикулярном к окружному направлению; средства удержания содержат по меньшей мере один выступ, выполненный с возможностью захождения в указанную выемку, и выступ неподвижно соединен с другим полукольцом в том, что касается перемещений в окружном направлении.
Понятно, что выемка имеет форму, позволяющую удерживать выступ и препятствующую его перемещению в окружном направлении участка вала по меньшей мере в сторону, позволяющую двум первым концам полуколец раздвигаться в окружном направлении. Следовательно, захождение выступа в выемку препятствует относительному раздвиганию первых концов двух полуколец.
Выемка может иметь разные формы: она может представлять собой цилиндрическое отверстие (предпочтительно, но не обязательно с осью, проходящей в плоскости, перпендикулярной к окружному направлению; ось может быть даже ориентирована в окружном направлении), при этом выступ имеет форму, позволяющую ему заходить в цилиндрическое отверстие.
Выемка может быть также полуцилиндрической (при этом плоскость полуцилиндра является меридиональной плоскостью) или полусферической, и выступ имеет форму, позволяющую ему заходить в указанное отверстие, и первые концы не могут отходить друг от друга в направлении, перпендикулярном к направлению захождения выступа в указанную выемку.
В целом, можно применять все формы, выполненные на соответствующих первых концах двух полуколец с возможностью взаимодействия друг с другом, чтобы препятствовать относительному раздвиганию в окружном направлении первых концов полуколец.
В варианте осуществления средства удержания содержат удерживающую деталь, выполненную с возможностью перемещения относительно полуколец; и удерживающая деталь выполнена с возможностью установки в положение контакта с удерживающими поверхностями таким образом, чтобы передавать действующее между ними усилие и, следовательно, чтобы препятствовать раздвиганию указанных первых концов.
В частности, удерживающая деталь может быть выполнена в виде штифта, цилиндра, шарика: по сути дела она является элементом, работающим на сдвиг, то есть деталью, передающей напряжения, в частности, напряжения сдвига от одной детали к другой, в данном случае от одного полукольца к другому.
Если средства удержания содержат выступ, заходящий в отверстие, чтобы препятствовать раздвиганию первых концов полуколец, вышеупомянутый выступ может быть неподвижно соединен с одним из полуколец и может быть, например, выполнен с ним за одно целое.
Вместе с тем, выступ может быть также частью вышеупомянутой удерживающей детали. В этом случае удерживающая деталь должна быть выполнена с возможностью неподвижного соединения по меньшей мере в окружном направлении с одним из полуколец (которое не содержит выемки).
Для этого удерживающая деталь может, например, содержать два выступа, при этом каждый выступ выполнен с возможностью захождения в выемку одного из полуколец. Например, удерживающая деталь может представлять собой штифт, проходящий в отверстия первого и второго полуколец.
В варианте осуществления удерживающая деталь представляет собой сам участок вала.
В этом случае участок вала может содержать одно или два отверстия, и первые концы полуколец могут содержать выступы, выполненные с возможностью захождения в указанное(ые) отверстие(я).
Он может быть выполнен также просто с двумя блокировочными поверхностями, каждая из которых препятствует перемещению одного из первых концов полуколец в окружном направлении в сторону, которая способствует раздвиганию первых концов полуколец.
В варианте осуществления средства удержания содержат магнит, неподвижно соединенный или выполненный с возможностью соединения с одним из полуколец, а другое полукольцо содержит ферромагнитный конец, или средства удержания содержат ферромагнитную деталь, выполненную с возможностью крепления на конце другого полукольца.
В варианте осуществления оба полукольца и, в случае необходимости, удерживающая деталь выполнены с возможностью крепления друг с другом даже в отсутствие участка вала. Крепление может быть сведено к креплению, которое не позволяет первым концам двух полуколец раздвигаться в окружном направлении.
В варианте осуществления средства удержания выполнены отдельно или независимо от участка вала.
В варианте осуществления оба полукольца являются идентичными или симметричными.
В варианте осуществления средства удержания выполнены с возможностью удержания только первых концов полуколец. Что же касается вторых концов полуколец, то они являются свободными.
Объектом изобретения является также способ монтажа представленного во вступлении устройства соединения, содержащий следующие этапы:
a) оба полукольца располагают на участке вала, используя средства удержания таким образом, чтобы первый конец первого из указанных полуколец и первый конец второго из указанных полуколец не могли отойти друг от друга в окружном направлении;
b) приемную деталь сажают на участок вала таким образом, чтобы участок вала находился в отверстии приемной детали, при этом между участком вала и приемной деталью устанавливают кольцо, и приемная деталь удерживает кольцо в радиальном направлении на участке вала.
Предпочтительно в рамках заявленного способа монтажа участок вала может быть ориентирован горизонтально во время этапов a) и b). Во время этих этапов полукольца удерживаются в положении при помощи средств удержания.
В предпочтительном варианте осуществления во время этапа а) первые концы полуколец располагают на верхнем меридиане участка вала. Этого расположения достаточно, чтобы во время этапов a) и b) оба полукольца оставались в положении на участке вала без необходимости применения дополнительных средств удержания.
Изобретение и его преимущества будут более очевидны из нижеследующего подробного описания вариантов осуществления, представленных в качестве не ограничительных примеров. Описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг.1A, 1B и 1C схематично представлены этапы варианта осуществления способа монтажа заявленного устройства соединения, виды в разрезе;
на фиг. 2 схематично показан участок вала из известного решения, вид в перспективе;
на фиг. 3 схематично показано заявленное устройство согласно первому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 4 схематично показано заявленное устройство согласно второму варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 5 показано кольцо, входящее в состав устройства соединения, изображенного на фиг. 4, вид в перспективе;
на фиг. 6 схематично показано заявленное устройство согласно третьему варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 7A показано кольцо, входящее в состав устройства соединения, изображенного на фиг.6, вид в перспективе;
на фиг. 7B и 7C показано кольцо заявленного устройства соединения, аналогичное кольцу, изображенному на фиг. 7A, детальный вид;
на фиг. 8 схематично показано заявленное устройство согласно четвертому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 9 показано кольцо, входящее в состав устройства соединения, изображенного на фиг. 8, вид в перспективе;
на фиг. 10 схематично показано устройство согласно пятому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 11 показано кольцо, входящее в состав устройства соединения, изображенного на фиг. 10, вид в перспективе;
на фиг. 12 схематично показано заявленное устройство согласно шестому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 13 показано кольцо, входящее в состав устройства соединения, изображенного на фиг. 12, вид в перспективе;
на фиг. 14 схематично показано заявленное устройство согласно седьмому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе и в частичном разрезе;
на фиг. 15 схематично показан участок вала, входящего в состав устройства соединения, изображенного на фиг. 14, вид в перспективе;
на фиг. 16 показано кольцо, входящее в состав устройства соединения, изображенного на фиг. 14, вид в перспективе;
на фиг. 17 схематично показано заявленное устройство согласно восьмому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;
на фиг. 18 показано кольцо, входящее в состав устройства соединения, изображенного на фиг. 17, вид в перспективе;
на фиг. 19 схематично показано заявленное устройство согласно девятому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе, в частичном разрезе и с пространственным разделением деталей;
на фиг. 20 показано кольцо, входящее в состав устройства соединения, изображенного на фиг. 19, вид в перспективе.
Далее со ссылками на фиг. 1-20 следует описание различных вариантов осуществления изобретения.
В различных вариантах осуществления соответствующие или идентичные элементы имеют одинаковые обозначения и будут описаны только для первого варианта осуществления, в котором они упоминаются впервые.
На фиг. 1C частично показан гидравлический двигатель 10, установленный на цапфе 12 колеса. Эта цапфа колеса может быть частью не показанного транспортного средства или машины.
Гидравлический двигатель 10 является известным гидравлическим двигателем с радиальными поршнями. В частности, он содержит блок 14 цилиндров, установленный на цапфе 12. Цапфа 12 представляет собой участок вала в рамках изобретения.
Блок 14 цилиндров содержит сквозное отверстие 16, в котором посредством механической обработки выполнены продольные шлицы 18.
Наружная поверхность цапфы 12 выполнена с продольными шлицами 20.
Когда цапфу 12 устанавливают в отверстие 16, шлицы 18 зацепляются с шлицами 20. Блок 14 цилиндров на своей большей части соединяется с цапфой 12; вместе с тем, взаимодействие между шлицами 18 и 20 оставляет некоторую степень свободы, а именно в том, что касается относительного поступательного движения блока 14 цилиндров относительно цапфы 12 вдоль ее оси X.
Чтобы препятствовать такому поступательному движению и заблокировать блок 14 цилиндров в осевом направлении, на цапфе 12 предусмотрено стопорное кольцо 22. Узел, включающий в себя блок 14 цилиндров, цапфу 12 и кольцо 22, образует устройство соединения, в котором в рамках изобретения блок 14 цилиндров является приемной деталью.
Кольцо 22 аксиально блокируется на цапфе 12 в двух направлениях вдоль оси X цапфы. Для этого каждая из шлиц 20 имеет вырез 26 (фиг. 2). Каждый из вырезов 26 выполнен в осевом направлении вдоль оси X на расстояние, слегка превышающее толщину кольца 22.
Концы 25 шлиц 20 на уровне вырезов 26 образуют при этом осевые упоры в рамках изобретения, которые не позволяют кольцу 22 перемещаться в осевом направлении на участке вала.
Кольцо 25 состоит из двух полуколец 22A и 22B, которые будут подробно описаны ниже.
На фиг. 1C устройство соединения показано в положении монтажа. В этом положении кольцо 22 расположено между участком 12 вала и приемной деталью 14.
Для этого на конце отверстия 16 блока 14 цилиндров выполнено отверстие 24 большего диаметра, чем отверстие 16. Отверстие 24 предназначено для установки кольца 22 с зазором, который должен быть строго меньше и предпочтительно значительно меньше толщины кольца 22, то есть разности радиуса между его радиально внутренней стороной и ее радиально наружной стороной, что препятствует выпадению кольца 22 во время работы. Однако, чтобы обеспечить хорошую опору деталей в осевом направлении, предпочтительно монтаж осуществляют практически без зазора. При этом отверстие 24 имеет внутренний диаметр, по существу равный наружному диаметру кольца 22. С другой стороны, учитывая разность диаметра между отверстием 16 и отверстием 24, в плоскости разделения между отверстиями 16 и 24 образуется заплечик 28.
Как показано на фиг. 1C, в положении монтажа кольцо 22 расположено в отверстии 24. За счет этого оно удерживается в радиальном направлении на участке 12 вала отверстием 24 блока 14 цилиндров (приемной детали). Таким образом, в положении монтажа отверстие 24 не дает кольцу 22 раздвинуться в радиальном направлении.
Отверстие 24 должно по меньшей мере частично перекрывать кольцо 22 в осевом направлении. Предпочтительно оно должно перекрывать его по существу по всей его толщине (в осевом направлении). Еще предпочтительнее, оно должно полностью перекрывать его и даже проходить немного за его пределы.
Для облегчения монтажа приемной детали на участке вала и кольца 22 отверстие 24 должно иметь входную скошенную фаску (не показана). Предпочтительно отверстие 24 является достаточно длинным, чтобы, несмотря на присутствие этой входной скошенной фаски, отверстие 24 удерживало кольцо 22 без зазора по всей толщине кольца в осевом направлении.
Кроме того, в положении монтажа кольцо 22 заблокировано на заплечике 28 в отверстии 24. Таким образом, со стороны заплечика 28 оно заблокировано от поступательного перемещения вдоль оси X.
Блокировка кольца 22, с одной стороны, на заплечике 25 блока 14 цилиндров и, с другой стороны, на осевых упорах 25 участка 12 вала позволяет кольцу в положении монтажа препятствовать относительному перемещению в осевом направлении участка 12 вала относительно блока 14 цилиндров.
Таким образом, в варианте осуществления, представленном на фиг. 1A-1C, заявленное устройство соединения содержит средства 30 удержания, включающие в себя кольцо 22 (полукольца 22A и 22B), шлицы 18, в частности, с вырезами 26 и отверстие 24, ограниченное заплечиком 28.
Способ монтажа устройства соединения (фиг. 1A-1C) содержит следующие этапы:
a) оба полукольца 22A и 22B располагают на участке вала, применяя средства удержания таким образом, чтобы первый конец первого из указанных полуколец и первый конец второго из указанных полуколец не могли отходить друг от друга в окружном направлении,
b) блок 14 цилиндров сажают на участке 12 вала таким образом, чтобы участок 12 вала находился в отверстии 16 приемной детали, при этом кольцо (22) располагают между участком (12) вала и приемной деталью (14), и приемная деталь удерживает кольцо в радиальном направлении на участке вала.
Как правило, за этапом b) следуют другие этапы монтажа, в ходе которых можно, в частности, завершить блокировку блока цилиндров на участке вала. В частности, можно применить дополнительные средства блокировки, чтобы препятствовать сходу блока 14 цилиндров с участка 12 вала (при перемещении влево на фиг. 1C).
Таким образом, заявленный способ содержит два больших этапа:
Этап a) временного монтажа: Во время этапа a) кольцо 22 временно соединяют и крепят на участке вала. Во время этой фазы достаточно, чтобы кольцо оставалось, не падая, в положении на участке вала.
Этап b) окончательного монтажа: Во время этапа b), поскольку блок цилиндров (приемная деталь) установлен вокруг участка вала и кольца 22 и удерживает таким образом кольцо в радиальном направлении на участке вала, кольцо 22 оказывается полностью заблокированным в радиальном направлении и, кроме того, заблокировано по меньшей мере в одном направлении поступательного движения одновременно относительно участка 12 вала и относительно блока 14 цилиндров. Будучи таким образом заблокированным, оно обеспечивает с долгосрочном плане свою функцию относительной осевой блокировки блока 14 цилиндров по отношению к участку 12 вала.
Далее, в связи с описанием различных вариантов осуществления заявленного устройства соединения будет пояснено также применение средств 30 удержания таким образом, чтобы соответствующие первые концы двух полуколец не могли отходить друг от друга в окружном направлении.
В этих различных примерах блок цилиндров (или в целом приемная деталь) является подобным блоку 14 цилиндров, показанному на фиг. 1C, и на других фигурах не показан.
Кроме того, в этих различных примерах участок вала представляет собой вышеупомянутую цапфу 12 колеса, содержащую шлицы 20.
Вместе с тем, оставаясь в рамках изобретения, участок вала и/или блок цилиндров могут, естественно, иметь формы, отличные от показанных на фиг. 1A-1C.
Например, участок 12 вала может содержать окружной паз.
В этом случае, если на уровне (в осевом направлении), где должно быть установлено кольцо, вал имеет в основном гладкую поверхность, кольцевой паз выполнен в виде выемки относительно этой поверхности. В этом случае в рамках изобретения осевые упоры образованы краями паза.
Если же на уровне, где должно находиться кольцо, участок вала содержит шлицы, такие как шлицы 20, окружной паз можно выполнить в осевом направлении на уровне вырезов, выполненных в шлицах аналогично упомянутым выше вырезам 26.
В этом случае в участке вала осевые упоры образованы краями паза и, возможно, концами шлиц на уровне вырезов.
На фиг. 3 (дополнительно к фиг.1A-1C) представлен первый вариант осуществления заявленного устройства соединения. В этом варианте осуществления средства удержания содержат эластичный браслет 31. Он установлен вокруг полуколец 22A и 22B, которые он опоясывает и удерживает к контакте с участком 12 вала.
Благодаря браслету 31, полукольца удерживаются в положении монтажа. На фиг. 3 в разборе показаны цапфа 12 и кольцо 22 с браслетом 31.
На фиг. 4-5 и 6-7A показаны соответственно довольно сходные второй и третий варианты осуществления заявленного устройства соединения.
В этих вариантах осуществления средства удержания представляют собой два крючка 34A и 34B, каждый из которых выполнен за одно целое или моноблочно в (первом) конце одного из полуколец.
Крючки 34A, 34B выполняют, сделав вырез 35A, 35B на концах полуколец 22A, 22B. Вырезы 35A, 35B образуют выемки в рамках настоящего изобретения.
Каждый из этих крючков имеет форму изогнутой части (обозначенной также 34A, 34B), которая расположена на первом конце полукольца в направлении, перпендикулярном к окружному направлению (по стрелкам X1, X2 на фиг. 5).
Каждый из этих крючков или изогнутых частей 34A, 34B содержит удерживающую поверхность 36A, 36B, выходящий перпендикуляр которой PA, PB направлен назад по отношению к концевому направлению (стрелки A, B на фиг. 5) первого конца полукольца. Это концевое направление является окружным направлением на первом конце рассматриваемого полукольца и, в частности, в сторону выхода относительно этого первого конца.
На фиг. 5 крючки 34A и 34B показаны в положении взаимного зацепления. При этом поверхности 36A и 36B обращены друг к другу, и их соответствующие перпендикулярные направления направлены в окружном направлении кольца 22 параллельно концевым направлениям A и B первых концов колец, но в противоположные стороны.
Таким образом, даже если усилие разделения стремится разъединить первые концы полуколец 22A и 22B, крючки 34A и 34B препятствуют такому движению.
Основное отличие между вторым и третьим вариантами осуществления состоит в ориентации крючков 34A, 34B.
Во втором варианте осуществления (фиг. 4, 5) крючки 34A, 34B выполнены в осевом направлении, то есть в направлении, параллельном оси X вала (стрелки X1, X2, параллельные оси X, фиг. 5).
В третьем варианте осуществления (фиг. 6, 7A) крючки 34A, 34B выполнены в радиальном направлении (радиальное направление R, фиг. 7A).
Кроме того, во втором и в третьем вариантах осуществления первые концы полуколец (входящие в состав средств удержания) выполнены таким образом, чтобы для перемещения первых концов из положения монтажа до положения, в котором первые концы могут раздвигаться (в окружном направлении), необходимо было переместить крючок одного из полуколец в осевом направлении, отводя его от участка 12 вала.
Это радиальное движение разъединения в центробежном направлении необходимо, поскольку осевые упоры 25 препятствуют осевому движению первых концов полуколец 22A, 22B (которое является движением, параллельным оси участка 12 вала по стрелкам X1, X2 на фиг. 5).
Предпочтительный вариант осуществления заявленного способа представлен, в частности, на фиг. 6.
Как показано на этой фигуре, во время монтажа полуколец 22A и 22B (этап a) способа) участок 12 вала ориентирован горизонтально.
Полукольца 22A, 22B располагают с двух сторон участка вала, при этом их первые концы находятся вверху на верхнем меридиане участка вала.
В этой конфигурации вес полуколец удерживает их в устойчивом положении, препятствуя любому центробежному радиальному движению их первых концов, которое могло бы привести к их разъединению.
Другое отличие между вторым и третьим вариантами осуществления состоит в том, что во втором варианте осуществления вторые концы полуколец (то есть концы, противоположные первым концам) являются свободными; для предотвращения их раздвигания не предусмотрено никакого средства удержания.
В третьем варианте осуществления (фиг. 7A), наоборот, вторые концы выполнены идентично первым концам. Таким образом, оба полукольца 22A и 22B являются идентичными. Этот вариант осуществления предполагает определенную гибкость полуколец для обеспечения их установки на место.
Однако, как было указано выше, для некоторых вариантов применения, в которых кольцо передает очень значительные осевые усилия (например, когда приемная деталь является блоком цилиндров гидравлического двигателя), предпочтительно выполнять полукольца из очень жесткого материала.
В версиях осуществления, показанных на фиг. 7B и 7C, представлены две возможности осуществления средств удержания в соответствии с изобретением, когда полукольца являются достаточно жесткими.
В первой версии (фиг. 7B) средства удержания содержат удерживающую деталь 32, жестко закрепленную на полукольце 22В. Эта удерживающая деталь 32 представляет собой небольшую эластичную пластинку из листового металла. Первый конец 32В этой пластинки закреплен на конце полукольца 22В при помощи сварки. Второй конец является изогнутым и имеет изогнутую часть 32A, которая проходит в радиальном направлении внутрь. Что касается первого конца полукольца 22A, он содержит щель 33. Щель выполнена таким образом, чтобы изогнутая часть 32A удерживающей детали 32 могла заходить в эту щель 33. В этом положении удерживающая деталь 32 не позволяет первым концам полуколец 22A и 22B отходить друг от друга.
Можно предусмотреть средства, способствующие захождению, например, небольшую скошенную фаску в направлении монтажа. Длина пластинки должна быть достаточной, чтобы обеспечивать прогиб с усилием, позволяющим осуществить необходимый монтаж, например, вручную без применения специального инструмента. Упругую пластинку можно, например, закрепить сваркой снаружи кольца 22, и в этом случае диаметр отверстия 24 приемной детали выбирают таким образом, чтобы он соответствовал наружному диаметру кольца в месте пластинок.
В альтернативном варианте отверстие 24 может удерживать полукольца в месте пластинок; в еще одном варианте на полукольцах 22A и 22B можно предусмотреть утонения для размещения толщины пластинки, и отверстие 24 приемной детали может удерживать полукольца по всей их периферии.
Использование небольшой пластинки из листового металла вместо осуществления утонения в материале полуколец 22A или 22B позволяет легко изготовить очень тонкую деталь и добиться необходимой гибкости. В частности, марку стали, толщину, ширину и длину пластинки выбирают таким образом, чтобы получить необходимую гибкость.
Во второй версии (фиг. 7C) средства удержания содержат две удерживающие детали 32, жестко закрепленные соответственно на каждом из полуколец 22A и 22B. Эти удерживающие детали аналогичны удерживающей детали 32 из первой версии. Каждая из них тоже является небольшой пластинкой из эластичного листового металла. Каждый из свободных концов этих удерживающих деталей имеет изогнутую часть. Эти изогнутые части выполнены путем сгибания одна радиально наружу (относительно оси X), а другая радиально внутрь. Благодаря этому, когда два полукольца 22A и 22B располагают относительно друг друга на участке вала (этап a) способа), эти изогнутые части зацепляются друг с другом и удерживают друг друга; таким образом, после установки полуколец в положение зацепления удерживающие детали 32 препятствуют раздвиганию первых концов полуколец 22A и 22B.
На фиг. 8-9 и 10-11 соответственно представлены очень сходные четвертый и пятый варианты осуществления заявленного устройства соединения.
В этих вариантах осуществления средства удержания содержат удерживающую деталь 40. Эта деталь 40 выполнена отдельно от участка вала и от полуколец.
В представленных вариантах осуществления она имеет форму цилиндрического штифта 40, хотя можно предусмотреть и другие формы.
Штифт 40 представляет собой элемент, работающий на сдвиг, и позволяет соединить между собой первые концы полуколец.
Первые концы полуколец 22A, 22B выполнены следующим образом.
На первом конце каждого из этих полуколец выполнена плоская поверхность. Две плоские поверхности расположены таким образом, чтобы входить друг с другом в контакт, когда полукольца находятся в положении монтажа и чтобы в этом положении их общий перпендикуляр был перпендикулярен к окружному направлению полуколец.
В каждой из этих поверхностей выполнено отверстие 41 (образующее выемку в рамках изобретения) в перпендикулярном к ним направлении. Эти отверстия расположены таким образом, чтобы находиться друг против друга в положении монтажа полуколец и чтобы обеспечивать захождение штифта 40.
После установки в отверстие 41 штифт 40 скрепляет друг с другом первые концы полуколец и не позволяет им раздвигаться.
Основное отличие между четвертым и пятым вариантами осуществления состоит в ориентации штифта 40 (и, следовательно, в соответствующем осуществления первых концов полуколец): в четвертом варианте осуществления (фиг. 8, 9) штифт проходит в направлении, параллельном оси X вала (фиг. 9); в пятом варианте осуществления (фиг. 10, 11) он проходит в радиальном направлении R.
Кроме того, в четвертом варианте осуществления вторые концы полуколец являются свободными; в пятом варианте осуществления, наоборот, вторые концы выполнены идентично первым концам, и оба полукольца 22A и 22B являются идентичными.
На фиг. 12 и 13 представлен шестой вариант осуществления.
В этом варианте осуществления средства удержания тоже содержат удерживающую деталь 40, выполненную отдельно от участка вала и от полуколец и имеющую форму цилиндрического прутка.
Как и в четвертом и пятом вариантах осуществления, плоские поверхности выполнены соответственно на первом конце каждого из полуколец 22A, 22B. Они выполнены таким образом, чтобы входить друг с другом в контакт, когда полукольца находятся в положении монтажа и чтобы их общий перпендикуляр был перпендикулярен к окружному направлению на первом конце полуколец.
В каждой из этих поверхностей в радиальном направлении выполнена полуцилиндрическая канавка (образующая выемку в рамках изобретения). Выполненные две канавки расположены таким образом, чтобы находиться друг против друга в положении монтажа полуколец и чтобы в них можно было разместить пруток 40.
В положении монтажа полукольца установлены в вырезах 26 шлиц 20 между осевыми упорами 25.
Осевые упоры 25 препятствуют осевому раздвиганию первых концов полуколец в осевом направлении (стрелки X1 и X2, фиг. 13). Следовательно, в этом положении кольца оба плоские поверхности полуколец 22A, 22B остаются в контакте друг с другом.
Таким образом, пруток 40 остается в контакте одновременно с канавкой, выполненной в полукольце 22A, и с канавкой, выполненной в полукольце 22B. Тем самым он не позволяет первым концах полуколец отходить друг от друга в окружном направлении.
На фиг. 14-16 и 17-18 представлены соответственно очень сходные седьмой и восьмой варианты осуществления заявленного устройства соединения.
В этих вариантах осуществления средства удержания содержат два крючка 34А и 34 В, каждый из которых имеет изогнутую часть (тоже 34A, 34B), выполненную на первом конце каждого из полуколец и проходящую в направлении, перпендикулярном к окружному направлению.
В седьмом варианте осуществления это направление является радиальным направлением (R), тогда как в восьмом варианте осуществления это направление является осевым направлением (X) участка вала.
В этих двух вариантах осуществления раздвиганию первых концов полуколец препятствует удерживающая деталь, которой в данном случае является сам участок 12 вала.
Для этого в седьмом варианте осуществления участок вала содержит радиальное отверстие 42 (фиг. 14, 15), выполненное с возможностью захождения в него крючков 34A, 34B.
В этом варианте осуществления предпочтительно радиальное отверстие 42 располагают по существу вверху цапфы 12 колеса во время монтажа блока цилиндров на цапфе 12. Как показано на фиг. 15, сила тяжести действует по стрелке G. Показанные на фиг. 16 полукольца 22A и 22B устанавливают на цапфе 12 колеса таким образом, чтобы крючки 34A и 34B зашли в отверстие 42, находящееся вверху на цапфе 12. Сила тяжести, действующая на полукольца в вертикальном направлении, действует на барицентр каждого полукольца; поскольку крючки 24A и 24B заставляют полукольца поворачиваться по существу вокруг отверстия 42, эта сила создает возвратный момент, который стремится воспрепятствовать раздвиганию полуколец и удерживает их в необходимом положении монтажа. Предпочтительно этот монтаж не требует никакого заклинивания деталей и позволяет очень легко производить установку вручную или при помощи робота.
В восьмом варианте осуществления (фиг. 17, 18), наоборот, крючки 34A, 34B выполнены в осевом направлении и заходят между двумя нервюрами 20B, 20A шлиц 20 участка 12 вала. Боковые стенки нервюр 20B, 20A образуют блокировочные поверхности, которые не дают первым концам полуколец раздвигаться.
Наконец, на фиг. 19 и 20 представлен девятый вариант осуществления заявленного устройства соединения.
В этом варианте осуществления первый конец первого из полуколец содержит цилиндрический стержень 44, который выполнен в окружном направлении в продолжении корпуса полукольца; первый конец второго полукольца, наоборот, содержит цилиндрическое отверстие 46, которое выполнено тоже в окружном направлении внутри корпуса полукольца.
Стержень 44 имеет наружный диаметр, слегка превышающий и даже равный (и даже слегка меньший) внутреннему диаметру отверстия 46. Поэтому, когда стержень 44 вставляют в отверстие 46, между стержнем 44 и отверстием 46 происходит некоторое трение.
По причине этого трения стержень 44 не может выйти из отверстия 46. Следовательно, два конца полуколец 22A, 22B не могут отойти друг от друга. Хотя сопротивление раздвиганию не является значительным, оно является достаточным, чтобы обеспечивать простой монтаж полуколец, затем монтаж блока цилиндров на участке 12 вала, поскольку оба полукольца остаются в положении монтажа на участке вала.
Наконец, следует отметить, что, как правило, средства удержания выполняют свою функцию (препятствуют раздвиганию первых концов двух полуколец) только в момент монтажа полуколец, пока они не окажутся накрытыми или перекрытыми (по меньшей мере частично) приемной деталью. Поэтому, хотя их можно выполнять из жесткого материала (например, как в первом варианте осуществления, фиг. 2), они могут быть также выполнены по меньшей мере частично из гибкого материала, и им придают форму непосредственно перед монтажом. Это может относиться, например, к крючкам 34A, 34B из седьмого и восьмого вариантов осуществления, которые могут быть выполнены из материала, деформируемого вручную.
Удержание в положении полуколец при помощи средств удержания осуществляют временно во время первого этапа a) монтажа. Во время этой фазы действие удержания, обеспечиваемое средствами удержания, может быть относительно слабым, то есть как раз достаточным, чтобы воспрепятствовать падению колец под действием их собственного веса.
После установки приемной детали, наоборот, окончательное удержание полуколец, которое позволяет им выполнять функцию осевого удержания приемной детали на машине или на транспортном средстве, обеспечивается за счет наружного осевого перекрывания полуколец приемной деталью. Таким образом, после закрепления приемной детали на валу полукольца уже не могут от него отойти.
Таким образом, в заявленном устройстве соединения средства удержания можно рассматривать как первые средства удержания, используемые временно на первом этапе для обеспечения удержания двух полуколец в необходимом положении монтажа; и устройство соединения дополнено вторыми средствами удержания, которые получены за счет осевого перекрывания полуколец приемной деталью, чтобы удерживать полукольца в радиальном направлении на участке вала.
Заявленное устройство соединения представляет интерес для использования на цапфах колес машин, транспортных средств или прицепов, в которых применяют гидравлические двигатели. Оно представляет интерес для оснащения колесных цапф этих машин гидравлическими сервоприводами, в частности, в случае двигателей с многолепестковым кулачком, с вращающимся кулачком, соединенным со ступицей, и с неподвижным блоком цилиндров, установленным на цапфе колеса.
Заявленное устройство соединения облегчает обслуживание гидравлических двигателей, установленных на колесных цапфах в горизонтальном положении, обеспечивая быстрый монтаж или демонтаж стопорного кольца. Предпочтительно оно находит свое применение для машин и транспортных средств, оборудованных устройством временного усиления тяги с кулачковыми приводами, отключаемыми или отсоединяемым путем убирания поршней или отсоединения блока цилиндров от вала. Предпочтительно его применяют для цапф управляемых колес таких машин или транспортных средств.
Наконец, это устройство соединения находит свое применение для монтажа гидравлических двигателей на поставляемых колесных осях машин или транспортных средств в горизонтальном положении.