КАРДАННЫЙ ВАЛ С МЕМБРАНОЙ В УЗЛЕ ШЛИЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ
CARDAN SHAFT WITH A DIAPHRAGM IN THE SPLINED JOINT ASSEMBLY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к карданным валам, содержащим защитную мембрану на движущихся деталях.
Предшествующий уровень техники
В транспортных средствах средства для трансмиссии применяют для передачи энергии вращательного движения от двигателя или узлов трансмиссии для вращения одного или более колес. Карданные валы, как наиболее часто используемая трансмиссия, наряду с карданным соединением содержат промежуточный подшипник и вилку карданного вала и обеспечивают плавную передачу движущей силы, несмотря на изменения относительного положения между передней и задней деталями транспортного средства. С учетом высокого передаваемого крутящего момента карданные валы проектируют таким образом, чтобы они имели высокую жесткость при кручении и достаточную жесткость при изгибе.
В карданном вале между передним валом и задним валом расположен узел подвески. На проходящем через подшипниковый узел скользящем валу с одного конца вблизи подшипникового узла устанавливают мембрану. Мембрану устанавливают на скользящем стержне с одной стороны внешней кромки, определяющей опорную область вблизи подшипникового узла скользящего вала. В существующей конструкции предусмотрен зазор для соединения мембраны на скользящем валу.
В патентной публикации US5961388A описан узел мембраны, применяемый в карданном вале. Описана скользящая вилка карданного вала и часть карданного вала с суженным диаметром. В гофрированной мембранной структуре уплотняющий элемент защищает шлицевое соединение между скользящей вилкой карданного вала и суженным диаметром. Скользящая вилка карданного вала содержит полую цилиндрическую концевую часть и часть с вилкой. На внешней поверхности трубчатого конца скользящей вилки карданного вала в направлении, противоположном вилке карданного вала, выполнена кольцевая канавка.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является сокращение длины мембраны и скользящего стержня карданного вала с узлом шлицевого соединения.
Для достижения вышеуказанной цели настоящее изобретение относится к карданному валу, содержащему удлиненный вращающийся скользящий стержень; трубчатую втулку, находящуюся в телескопическом зацеплении со скользящим стержнем; подшипниковый узел, установленный на скользящем стержне посредством роликовой обоймы вблизи подвижного конца трубчатой втулки, и мембрану, прикрепленную к примыкающей трубчатой втулке с дистального конца таким образом, чтобы охватывать внешнюю кромку. Карданный вал дополнительно содержит стопорную часть, которая предусмотрена на подшипниковом узле и удерживает мембрану на подшипниковом узле таким образом, чтобы мембрана была прикреплена непосредственно к подшипниковому узлу с проксимального конца. Стопорная часть прикрепляет мембрану к подшипниковому узлу, исключая необходимость в обеспечении дополнительной соединительной детали на валу. Подшипниковый узел может представлять собой промежуточный подшипниковый узел между передним валом и задним валом карданного вала и который обеспечивает крепление карданного вала на транспортном средстве или также может быть представлен в виде опорного элемента, имеющего другую функцию, который прикрепляется к валу вблизи подвижного конца втулки на любой части карданного вала со скользящим стержнем и трубчатой втулкой. Мембрана может быть представлена в виде упругого элемента выполненной как единое целое или разделенной на части структуры, изготовленной из резины или синтетического материала.
В предпочтительном варианте осуществления предусмотрена крышка, которая проходит в радиальном направлении наружу от скользящего стержня, защищает роликовую обойму и имеет канавку, на которой установлена стопорная часть. Таким образом, крышка не только защищает подшипник от пыли и аналогичных факторов окружающей среды, но также позволяет устанавливать мембрану с одной стороны вблизи подшипникового узла.
В предпочтительном варианте осуществления крышка имеет S-образное поперечное сечение, которое по существу образует канавку. S-образная форма обеспечивает высокую конструкционную прочность, которая обеспечивает сопротивление как к осевым напряжениям, прикладываемым к канавке, так и радиальным вибрациям от вала.
В предпочтительном варианте осуществления стопорная часть имеет втулку для зацепления в канавке с расположенной в радиальном направлении внутрь части. Втулка обеспечивает простую и надежную установку стопорной части в канавке на крышке. В альтернативном варианте осуществления плотную установку складывающейся части в полости могут обеспечить уплотняющие элементы или дополнительное кольцо для втулки.
В предпочтительном варианте осуществления фланец проходит в радиальном направлении наружу от втулки и входит в зацепление с подшипниковым узлом таким образом, чтобы прижимать проксимальный конец. Фланец помогает удерживать мембрану в полости после того, как мембрана установлена в полости, в зависимости от соответствующего конца мембраны с внутренней части с фиксирующим элементом.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения проксимальный конец имеет коленчатую часть, изогнутую внутрь по направлению к фланцу. Коленчатая часть обеспечивает прикрепление трубчатой мембраны к фланцу с внутренней поверхности. Коленчатая часть может использоваться в выполненной как единое целое или в последовательной состоящей из двух частей структуре.
В предпочтительном варианте осуществления на опорном элементе вблизи роликовой обоймы предусмотрен защитный корпус, удерживающий роликовую обойму и в который устанавливается крышка. Таким образом, возможна установка крышки в зазоры, остающиеся с двух сторон подшипника в опорном элементе, в котором расположен подшипник в подшипниковом узле.
В предпочтительном варианте осуществления подвижный конец опирается на опорную стенку крышки в сложенном состоянии, когда подвижный конец трубчатой втулки примыкает к подшипниковому узлу. Опорная стенка препятствует осевому движению трубчатой втулки в направлении подшипникового узла. Опорная стенка может непосредственно объединяться с крышкой или может прикрепляться к подшипниковому узлу как отдельная деталь.
В предпочтительном варианте осуществления расстояние хода выбрано равным расстоянию растяжения мембраны в разложенном состоянии, когда подвижный конец трубчатой втулки находится на расстоянии от опорной стенки. Таким образом, осевое движение скользящего инструмента предотвращает повреждение или разрыв мембраны.
В предпочтительном варианте осуществления стопорная часть выполнена по меньшей мере частично из металла. Металлический материал обеспечивает долговечные решения, препятствующие вибрациям и другим внешним факторам, которым будет подвергаться карданный вал.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения мембрана содержит складывающуюся в виде гармошки часть. Складывающаяся часть обеспечивает раскладывание на соответствующее расстояние при осевых поступательных движениях. Благодаря складывающейся части возможно применение компактной мембраны.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен вид спереди карданного вала, состоящего из двух основных частей, содержащего узел мембраны, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 представлена иллюстрация с частичным видом в разрезе скользящего узла, содержащего типовой вариант осуществления узла мембраны.
На фиг. 3 представлена увеличенная иллюстрация узла мембраны, показанного на фиг. 2.
Подробное описание изобретения
В данном подробном описании проектирование согласно настоящему изобретению никоим образом не объясняется с применением каких-либо ограничений, а только со ссылкой на примеры для лучшего пояснения объекта настоящего изобретения.
На фиг. 1 показан типовой вариант осуществления карданного вала, состоящего из двух основных частей, согласно настоящему изобретению. Карданный вал содержит задний вал (2) с задним шарниром (5) и передний вал (1) с вращающимся посредством вилки (4) карданного вала соединением. На переднем валу (1) предусмотрен передний шарнир (3), который содержит коаксиальное соединение. Крутящий момент от коробки передач транспортного средства (не показано), прикладываемый к трансмиссии и узлу передачи крутящего момента, посредством карданного вала передается от них через задний шарнир (5) к заднему валу (не показан).
На фиг. 2 показан скользящий инструмент на карданном валу с частичным разрезом, увеличенным на подшипниковом узле (20). Над подшипниковым узлом (20) роликовая обойма (24) поддерживается в подшипнике (25) в структуре радиальной полости в середине плоского вертикального опорного элемента (22). Скользящий стержень (50) скользящего инструмента коаксиально проходит с роликовой обоймой (24) через внутреннюю полость роликовой обоймы (24). Подвесное устройство (20) надлежащим образом установлено с верхней стороны основания шасси транспортного средства (не показано). Трубчатая втулка (60) установлена на скользящем стержне (50) способом, обеспечивающим возможность перемещения в осевом направлении. Между трубчатой втулкой (60) и скользящим стержнем (50) предусмотрен зазор для обеспечения перемещения. Мембрана (10) выполнена из эластичного материала и закреплена между трубчатой втулкой (60) и подшипниковым узлом (20) на ее противоположных концах. Мембрана (10) прикреплена к подшипниковому узлу (20) с проксимального конца (16) трубчатой втулки (60), проксимальной к подшипниковому узлу (20), при этом на ее противоположном дистальном конце (12) она прикреплена к соответствующему корпусу на внешней кромке (62) трубчатой втулки (60) посредством соединительного выступа (11) в виде проходящей в радиальном направлении внутрь выступающей части.
Мембрана (10) содержит складывающуюся часть (14) гофрированной структуры, расположенную между проксимальным концом (16) и дистальным концом (12). Складывающаяся часть (14) составлена из множества следующих друг за другом изогнутых в радиальном направлении частей, имеющих S-образное поперечное сечение вблизи друг от друга в сложенном положении мембраны (10). В подшипнике (25) роликовой обоймы (24) защитный корпус (21) выполнен с расстояниями, оставленными по краям от роликовой обоймы (24).
Защитный корпус (21) закрывается крышкой (30), которая обеспечивает герметичность боковых поверхностей роликовой обоймы (24) в пазу (23) таким образом, чтобы попадающая извне грязь, которая будет оказывать неблагоприятное влияние на движущиеся части роликовой обоймы (24), не попадала на роликовую обойму (24) или подшипник (25). Крышка (30) представляет собой изогнутую тонкостенную пластинчатую структуру и имеет S-образное поперечное сечение. Каждый защитный корпус (21) закрывается крышкой (30), которая расположена идентично, но обращена в противоположном направлении. Крышка (30) представляет собой S-образную радиальную пластину, которая изогнута в противоположную S-образную форму на обращенной наружу части защитного корпуса (21) на части, обращенной к трубчатой втулке (60).
Крышка (30) содержит проходящий в радиальном направлении наружу внешний край (32), расположенный в коротком пазу (23), проходящем в радиальном направлении наружу перпендикулярно подшипнику (25) с внешней стороны опорного элемента (22). Крышка (30) имеет изогнутую часть на нижнем конце внешнего края (32), которая образует канавку (34), которая входит в подшипник (25). Нижний край канавки (34) образует опорную стенку (37), образованную внутренней частью (36) нижней стенки корпуса и нижней стенкой (38) в противоположном направлении. Опорная стенка (37) вертикально выровнена с внешним краем опорного элемента (22). Нижняя стенка (38) расположена на скользящем стержне (50) с внутренней части передней поверхности.
На фиг. 3 крышка (30) показана частично увеличенной. При этом, стопорная часть (40), закрепленная в крышке (30), показана как имеющая L-образное поперечное сечение. Стопорная часть (40), которая скрыта в составной части канавки (34) крышки (30), обеспечивает прикрепление мембраны (10) к крышке (30) с ее проксимального конца (16). На проксимальном конце (16) мембраны (10) мембрана (10) изгибается в радиальном направлении внутрь коленчатой частью (18). Таким образом, получают изогнутый внутрь задний край (17). Задний край (17) обращен к полой части мембраны (10). Форма фланца (42) стопорной части (40) опирается на задний край (17) с внутренней стороны. С другой стороны, часть втулки (44), соединенная с фланцем (42) стопорной части (40), устанавливается во внутреннюю часть (36) посредством тугой посадки. При этом мембрана (10) достигает сложенного состояния путем опоры на опорную стенку (37) с подвижного конца (64) трубчатой втулки (60).
Во время работы карданного вала трубчатая втулка (60) поступательно перемещается на скользящем стержне (50). При этом мембрана (10) раскладывается из складывающейся части (14) и проходит в осевом направлении. При удлинении проксимальный конец (16) создает давление на фланце (42) с его заднего края (17) в направлении чертежа. Фланец (42) обеспечивает неподвижную фиксацию проксимального конца (16) в канавке (34). Соединительный выступ (11) взаимодействует с внешней кромкой (62) на дистальном конце (12) мембраны (10). Таким образом, если подвижный конец (64) трубчатой втулки (60) перемещается в сторону от подшипникового узла (20) и надвигается на скользящий стержень (50), мембрана (10) предотвращает выход внешних периферийных элементов из отверстия скользящего вала (50) от скользящей втулки (60). Когда трубчатая втулка (60) поступательно перемещается от подвижного конца (64) к крышке (30), подвижный конец (64) опирается на опорную стенку (37).
Ссылочные позиции
1 Передний вал
30 Крышка
2 Задний вал
32 Внешний край
3 Передний шарнир
34 Канавка
4 Вилка карданного вала
35 Задняя стенка
5 Задний шарнир
36 Внутренняя часть
10 Мембрана
37 Опорная стенка
11 Соединительный выступ
38 Нижняя стенка
12 Дистальный конец
40 Стопорная часть
14 Складывающаяся часть
42 Фланец
16 Проксимальный конец
44 Втулка
17 Задний край
50 Скользящий стержень
18 Коленчатая часть
60 Трубчатая втулка
20 Подшипниковый узел
62 Внешняя кромка
21 Защитный корпус
64 Подвижный конец
22 Опорный элемент
23 Паз
24 Роликовая обойма
25 Подшипник