Вал

Решение относится к механике, общему машиностроению, невыключаемым муфтам передачи вращательного движения, допускающим возможность относительного перемещения соединяемых деталей, а именно к универсальным соединениям и прежде всего к тем, в которых гибкость достигается использованием катящихся элементов, при этом одна полумуфта входит в другую и соединена с ней катящимися элементами, имеющими возможность перемещения по канавкам, оси которых расположены на цилиндрических поверхностях. Предпочтительная сфера использования -  приводные валы транспортных средств.
К примеру, такой составной вал с защитным элементом, в частности для трансмиссии автомобиля по DE 102005 029754,  либо шариковые шарниры (FR 2890712 и US 7727075).
Условия эксплуатации таких валов требуют взаимного продольного перемещения. Это учтено в скользящем универсальном шарнире равных угловых скоростей по WO 2007148481 и ЕР 1845274, а также в скользящем узле и вале трансмиссии по FR 2904983 и скользящем соединении по FR 2915546. Специфика таких соединений учтена в конструкции вала с оппозитными соединительными поверхностями качения по JP 4316289, а также в приводном шарнирном вале для больших углов изгиба по DE 102007 004476.
Карданный вал транспортного средства по RU 142044, содержащий передаточное звено, кинематически связанные с вращающими элементами транспортного средства. Полости шариковых шарниров отделены от окружающей среды уплотнениями. В этом объекте нет ни одного кардана, герметизацию полости шарнира не обеспечит заглушка 28 из-за ее установки в полости шарнира 3. При таком размещении заглушки недостижим и технический результат – повышение надёжности карданного вала.
Попытка предотвратить попадание посторонних предметов предпринята вентиляционным устройством по US 6540616. Устройства такого типа известны с XIX века, чаще их развитие приводного лишь к усложнению конструкции и редко обеспечивало результат.
Уплотнения – заглушки устанавливают в корпусе шарнира, так заглушка в шарнире по RU 154566 выполнена составной. Она содержит отверстия для выравнивания давления воздуха снаружи шарнира и в его полости, возникающего из-за изменения положения его деталей.
Выполнение заглушки из двух деталей усложняет ее конструкцию. Наличие отверстия позволяет устранить как избыточное давление, так и разряжение, возникающее в полости шарнира при его линейном перемещении, но негативно сказывается на герметичности шарнира.
Из RU 104262 известна заглушка, имеющая установочную часть с выступами. Характерна она отношением толщин и ее основных частей и выступающих уплотняющих поясков, а также их формой. Эксплуатация таких заглушек показала, что ее одним из основных свойств остается надежность их взаимодействия ответной детали при установке и функционировании. Было установлено, что это свойство, прежде всего, зависит от выполнения установочных поясков.
Эксплуатация таких заглушек показала, что одним из их основных свойств остается надежность их взаимодействия с ответной деталью при установке и функционировании. Было установлено, что это свойство зависит прежде всего от выполнения поверхности установочной части.
На срок службы вала приводного оказывают решающее влияние устройства, защищающие кинематически связанные с концами вала шарниры равных угловых скоростей. Это чехол для универсального шарнира равных угловых скоростей по US 7338383, устройства для крепления гармошки по FR 2909426, чехол для шарнира равных угловых скоростей по WO 20088129913 и WO 2008132907, соединительный чехол по JP 4181137, а также чехол для универсального шарнира равных угловых скоростей по ЕР 2000689 и по JP 4189648, JP 4192765 и JP 4200727.
Приведенные выше объекты возможно использовать как главный приводной вал транспортных средств, но в них нет простой и надежной конструкции их шарниров, функционирующих в широких пределах.
Известен принятый за прототип вал приводной по RU 114114, содержащий составное передаточное звено, оснащенное шарниром равных угловых скоростей, имеющими полумуфты с аксиально расположенными дорожками качения и сепаратор, в окнах которого размещены шарики, контактирующие с поверхностями дорожек качения, и уплотнения.
Уплотнения полости шарнира выполнены как заглушка и чехол. В заглушке выполнено отверстие и она выполнена составной, что, как показано выше, усложняет  конструкцию и снижает надежность при функционировании. Сравнительно прост чехол, но его гофр при больших угловых смещениях звеньев вала может им препятствовать, что снижает функциональные возможности вала.
Задача – создание надежной конструкции вала с расширенными функциональными возможностями.
Технический результат – повышение надежной конструкции вала с расширением функциональных возможностей обеспечено рациональным выполнением и размещением его уплотнений.
Для этого в вале, содержащем передаточное звено, оснащенное шарнирами равных угловых скоростей, состоящими из корпуса и из обоймы с аксиально расположенными дорожками качения и сепаратора, в окнах которого размещены шарики, контактирующие с поверхностями дорожек качения, и уплотнения, выполненные из высокомолекулярных химических соединений однородных повторяющихся групп атомов.
Выполнение уплотнений из высокомолекулярных химический соединений однородных повторяющихся групп атомов в вале, содержащем передаточное звено, оснащенное шарнирами равных угловых скоростей, состоящими из корпуса и из обоймы с аксиально расположенными дорожками качения и сепаратора, в окнах которого размещены шарики, контактирующие с поверхностями дорожек качения, и уплотнения, позволит создать надежную конструкцию вала с расширенными функциональными возможностями.
Повышение надежности при расширении функциональных возможностей вала обеспечено тем, что уплотнение – заглушка выполнена из полиамида ПА 66-КС, а уплотнение – чехол выполнен из полимерных молекул.
Этому же способствует то, что заглушка выполнена с выступами на ее установочной поверхности, а чехол, по крайней мере, с одним гофром.
Сущность решения поясняется чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 и 9 – варианты вала приводного заднего моста;
Фиг. 2 – шарнир;
Фиг. 3 – заглушка;
Фиг. 4 – шарнир с уплотнениями (с чехлом с одной гофрой);
Фиг. 5 – шарнир с уплотнениями (с чехлом с коническим контуром подвижной гофрированной части);
Фиг. 6 – шарнир с уплотнениями (с чехлом с цилиндрическим контуром подвижной гофрированной части);
Фиг. 7 – вал приводной переднего моста с прутком;
Фиг. 8 – вариант вала приводного переднего моста с трубой.
Вал содержит передаточное звено 1 (фиг. 1), которое оснащено шарнирами 2 равных угловых скоростей. Каждый шарнир содержит корпус 3 и обойму 4 (фиг. 2), являющиеся соответственно наружной и внутренней полумуфтами шарнира 2 (фиг. 1). В корпусе 3 и обойме 4 выполнены дорожки качения 5 и 6. Дорожки качения 5 и 6 расположены аксиально, т.е. параллельно оси 7 передаточного звена 1. В окнах сепаратора 8 размещены шарики 9. Шарики 9 контактируют с поверхностями дорожек качения 5 и 6. Вал содержит уплотнения 10 и 11 (фиг. 1). Исполнения уплотнения – чехол 12 (фиг. 5) и чехол 13 (фиг. 6) также приемлемы как варианты исполнения чехла 11 (фиг. 1).
Уплотнения 10 и 11, а также варианты исполнения 12 и 13 выполнены из высокомолекулярных химических соединений однородных повторяющихся групп атомов.
Выполнение уплотнений 10 и 11 из высокомолекулярных химический соединений однородных повторяющихся групп атомов в вале, содержащем передаточное звено 1, оснащенное шарнирами равных угловых скоростей 2, состоящими из корпуса 3 и из обоймы 4 с аксиально расположенными дорожками качения 5 и 6, и сепаратора 8, в окнах которого размещены шарики 9, контактирующие с поверхностями дорожек качения 5 и 6, и уплотнения 10 и 11, позволит создать надежную конструкцию вала с расширенными функциональными возможностями.
Повышению надежности при расширении функциональных возможностей способствует выполнение уплотнения-заглушки 10 из полиамида ПА 66-КС и выполнение уплотнения-чехла 11, а также варианты его исполнения 12 и 13 из полимерных молекул.
Обойма 4 имеет участок 14 с цилиндрической поверхностью, а участок 15 выполнен между ним и торцом обоймы 4. Поскольку участок 15 со сферической поверхностью, контактирующей с внутренней поверхностью сепаратора 8, выполнен между цилиндрической поверхностью внутренней полумуфты 4 и ее торцом, динамика взаимодействия шариков 9 с обоймой 4 улучшается, что приводит к повышению надежности вала. Торец 16 при коаксиальном расположении корпуса 3 и обоймы 4 размещен в плоскости торца 17 сепаратора 8. Это позволяет элементам вала широко и надежно раскрываться на большие углы.
При установке заглушки 10 в корпус 3 выступы 18 (фиг. 3) деформируются, что обеспечивает плотный и надежный контакт сопряженных поверхностей 19 (фиг. 4) и 20 как при монтаже, так и эксплуатации.
Эксплуатация таких заглушек показала, что одним из основных свойств остается надежность их взаимодействия с ответной деталью при установке и функционировании. Было установлено, что это свойство прежде всего зависит от выполнения поверхности установочной части.
Чехол 11 имеет бурт 21 и гофр 22. Бурт 21 чехла 11 прилегает к торцу  корпуса 3. Чехол 11 оснащен хомутами 23 и 24. Между чехлом 11 и хомутом 24 размещен кожух 25. Хомут 24 и кожух 25 чехла 11 в статическом состоянии продольно совмещены.
Для вала привода заднего моста выполнен чехол 12 (фиг. 5), а для вала привода переднего моста – чехол 13 (фиг. 6), таким образом, приемлема модификация (фиг. 7, 8 и 9).
Функционирует вал так: при приложении вращающего момента к любому из корпусов 3 шарики 9 взаимодействуют с ним и обоймой 4 у соответствующего шарнира 2. Вращение обоймы 4 через звено 1 передается другому шарниру 2. Его шарики 9 взаимодействуют с обоймой 4 и передают движение на корпус 3 этого шарнира 2. Чехол 11 ограждает шарнир от попадания грязи, воды и т.п., гофр 22 эффективно воспринимают осевые и угловые колебания, возникающие при эксплуатации вала.
Тем самым выполнение уплотнений 10 и 11 из высокомолекулярных химический соединений однородных повторяющихся групп атомов в вале, содержащем передаточное звено 1, оснащенное шарнирами 2 равных угловых скоростей, состоящими из корпуса 3 и обоймы 4 с аксиально расположенными дорожками качения 5 и 6, и сепаратора 8, в окнах которого размещены шарики 9, контактирующие с поверхностями дорожек качения 5 и 6, и уплотнения 10 и 11, позволит создать надежную конструкцию вала с расширенными функциональными возможностями.