ШАРНИР РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ С ОХЛАЖДАЮЩИМ КОЛЬЦОМ
CONSTANT-VELOCITY JOINT WITH COOLING RING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение в целом относится к шарнирам равных угловых скоростей.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы), также называемые гомокинетическими шарнирами, используют в сочленениях двух вращающихся валов для передачи вращательного движения от одного вала на другой при постоянной скорости даже при изменении угла между валами. Шарнир данного типа обычно используют в автомобилях для обеспечения передачи крутящего момента от двигателя на колеса. Некоторые шарниры равных угловых скоростей также характеризуются наличием скользящего контакта между валами, что, например, позволяет увеличивать и уменьшать расстояние между дифференциалом и колесом (в этом случае часто применяют шарнир данного типа) при ходе подвески.
[0003] Некоторые ШРУСы представляют собой шарико-канавочные шарниры, содержащие чашеобразный наружный корпус, внутреннюю обойму, сепаратор и множество шариков. В наружном корпусе и во внутренней обойме путем механообработки выполнены канавки. В расположенном между ними сепараторе путем механообработки выполнены окна. В этих окнах расположены шарики с возможностью перемещения по канавкам наружного корпуса и внутренней обоймы. Это обеспечивает возможность перемещения наружного корпуса и внутренней обоймы относительно друг друга и, следовательно, изменения угла между их соответствующими осями вращения без прерывания передачи крутящего момента от одного из этих элементов на другой. Шарикоподшипники, удерживаемые между наружным корпусом и внутренней обоймой, вращаются в соответствующих канавках, за счет чего скорость вращения между наружным корпусом и внутренней обоймой остается постоянной, даже если их оси вращения не совпадают. К примерам таких шарико-канавочных ШРУСов относятся фиксированные шарниры шарикового типа, также известные как шарниры «Рцеппа» (Rzeppa), и плунжерные шарниры шарикового типа. Фиксированные шарниры шарикового типа допускают только вращение наружного корпуса и внутренней обоймы относительно друг друга, в то время как плунжерные шарниры шарикового типа допускают еще и осевое перемещение наружного корпуса и внутренней обоймы относительно друг друга.
[0004] Во всех этих шарико-канавочных ШРУСах в результате трения между поверхностями шарикоподшипников и канавок происходит выделение тепла, которое необходимо отводить. Количество выделяемого тепла зависит от скорости вращения валов, крутящего момента, действующего на шарнир, и рабочего угла шарнира. Для поддержания рабочей температуры шарнира в допустимых пределах тепло, выделяемое при малых рабочих углах, может быть отведено через его наружный корпус. Однако при больших рабочих углах количество выделяемого тепла может быть столь велико, что его эффективный отвод через корпус невозможен. В результате воздействия высоких температур может произойти деградация смазки, а также повреждение резинового кожух, защищающего ШРУС от попадания пыли и грязи. Перегрев также может отрицательно влиять на состояние металлических частей ШРУСа.
[0005] Для улучшения отвода тепла на внешней поверхности наружного корпуса иногда выполняют ребра или канавки. Поскольку весь крутящий момент трансмиссии передается через наружный корпус, этот корпус должен обладать достаточной прочностью, чтобы выдерживать воздействие этих крутящих моментов. Таким образом, наружный корпус обычно изготавливают из стали, а его стенки делают толще для выполнения в них ребер и канавок. Ребра и канавки могут способствовать отводу некоторого количества избыточного тепла, однако они существенно увеличивают массу ШРУСа.
[0006] Таким образом, актуальна задача создания ШРУСа, который может функционировать при больших рабочих углах, высоких крутящих моментах и высоких скоростях вращения, обеспечивая эффективный отвод тепла, выделяющегося в таких рабочих условиях.
КРАТКОЕ РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Цель настоящего изобретения состоит в преодолении по меньшей мере некоторых из указанных недостатков существующего уровня техники.
[0008] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается шарнир равных угловых скоростей (ШРУС), предназначенный для передачи вращательного движения между первым валом и вторым валом. Наружный корпус выполнен с возможностью вращения вокруг первой оси вращения и с возможностью соединения с первым валом. Первая ось вращения совпадает с осью первого вала. Наружный корпус имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность. Имеется внутренняя обойма, которая может вращаться вокруг второй оси вращения. Внутренняя обойма расположена внутри наружного корпуса и отделена от него. Внутренняя обойма выполнена с возможностью соединения со вторым валом. Вторая ось вращения совпадает с осью второго вала. Наружный корпус и внутренняя обойма могут перемещаться относительно друг друга для изменения угла между первой и второй осями вращения. Между наружным корпусом и внутренней обоймой расположен сепаратор. Между наружным корпусом и внутренней обоймой удерживается множество шариков, при этом вращение одного из элементов - наружного корпуса вокруг первой оси вращения или внутренней обоймы вокруг второй оси вращения - приводит к вращению оставшегося из этих элементов - наружного корпуса вокруг первой оси вращения или внутренней обоймы вокруг второй оси вращения. Каждый из множества шариков удерживается в соответствующем окне, выполненном в сепараторе, и при этом выполнен с возможностью катания по соответствующей одной канавке из множества канавок наружного корпуса и по соответствующей одной канавке из множества канавок внутренней обоймы. Каждая канавка наружного корпуса выполнена на внутренней поверхности наружного корпуса. Каждая канавка внутренней обоймы выполнена на внешней поверхности внутренней обоймы. На наружный корпус посажен охлаждающий элемент. С охлаждающим элементом контактирует по меньшей мере некоторая часть внешней поверхности наружного корпуса.
[0009] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения наружный корпус и внутренняя обойма выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга в направлении, параллельном первой оси вращения.
[0010] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения часть наружного корпуса выступает из-под охлаждающего элемента.
[0011] В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения наружный корпус контактирует с охлаждающим элементом по внешней поверхности в области, где на соответствующей внутренней поверхности наружного корпуса выполнены канавки наружного корпуса, обозначенные на нем.
[0012] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения охлаждающий элемент симметричен относительно первой оси вращения.
[0013] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения по меньшей мере часть внешней поверхности наружного корпуса имеет цилиндрическую форму, а охлаждающий элемент представляет собой охлаждающую втулку, охватывающую указанную часть наружного корпуса.
[0014] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения охлаждающий элемент содержит ребра, продолжающиеся наружу от внешней поверхности наружного корпуса.
[0015] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения ребра продолжаются поперек первой оси вращения.
[0016] В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения ребра продолжаются параллельно первой оси вращения.
[0017] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается эластичный кожух, который имеет первый конец, с возможностью съемного крепления по меньшей мере к одному из двух элементов - наружному корпусу и/или охлаждающему элементу, - и второй конец, расположенный противоположно первому и приспособленный для съемного крепления ко второму валу.
[0018] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения первый конец эластичного кожуха прикреплен (с возможностью отсоединения) к наружному корпусу в области внешней поверхности наружного корпуса, выступающей из-под охлаждающего элемента.
[0019] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения на своем конце охлаждающий элемент содержит пылезащитную кромку. Между пылезащитной кромкой и внешней поверхностью наружного корпуса имеется пространство для вставки фланца между ними.
[0020] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения охлаждающий элемент выполнен из алюминия.
[0021] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения по меньшей мере часть внешней поверхности наружного корпуса имеет цилиндрическую форму, а охлаждающий элемент содержит по меньшей мере одно охлаждающее кольцо, охватывающее цилиндрическую часть наружного корпуса.
[0022] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения охлаждающий элемент содержит по меньшей мере один из следующих элементов: по меньшей мере одно ребро, продолжающееся наружу от внешней поверхности наружного корпуса, и/или по меньшей мере одну канавку, обнажающую внешнюю поверхность наружного корпуса.
[0023] В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается привод, содержащий двигатель и приводной вал, который соединен с этим двигателем и выполнен с возможностью приводиться им во вращение. С приводным валом соединен узел зубчатой передачи. Узел зубчатой передачи содержит по меньшей мере одно выходное зубчатое колесо. Привод содержит левую ведущую полуось и правую ведущую полуось. Каждая ведущая полуось выполнена с возможностью соединения с колесом. Привод также содержит левый шарнир равных угловых скоростей и правый шарнир равных угловых скоростей, соответствующие по меньшей одному из вышеупомянутых аспектов. Касательно как правого, так и левого шарниров равных угловых скоростей первый вал соединен с наружным корпусом шарнира, а второй вал соединен с внутренней обоймой шарнира. Первый вал соединен с соответствующим одним зубчатым колесом, по меньшей мере, а второй вал соединен с соответствующей ведущей полуосью - левой или правой.
[0024] В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения часть внешней поверхности наружного корпуса и левого шарнира равных угловых скоростей, и правого шарнира равных угловых скоростей выступает из-под охлаждающего элемента и проходит в узел зубчатой передачи.
[0025] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения узел зубчатой передачи содержит левый фланец и правый фланец. Левый фланец выступает в направлении левого шарнира равных угловых скоростей, а правый фланец - в направлении правого шарнира равных угловых скоростей. В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения один из соответствующих фланцев - левый или правый - дополнительно выступает над частью внешней поверхности наружного корпуса, выступающей из-под охлаждающего элемента. В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения на конце охлаждающего элемента выполнен пылезащитная кромка, а соответствующий фланец - левый или правый - вставлен между внешней поверхностью наружного корпуса и пылезащитной кромкой.
[0026] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения первый вал имеет неразъемное соединение с наружным корпусом.
[0027] В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения второй вал имеет неразъемное соединение с соответствующей ведущей полуосью - левой или правой.
[0028] В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предлагается транспортное средство, содержащее раму. Рама ограничивает область кабины. В области кабины расположено по меньшей мере одно сиденье. С рамой соединен двигатель. С рамой соединена пара передних колес, в том числе левое переднее колесо и правое переднее колесо. С рамой соединена пара задних колес, в том числе левое заднее колесо и правое заднее колесо. По меньшей мере одна из пар колес - пара передних колес и/или пара задних колес - функционально соединена с двигателем для приведения транспортного средства в движение. По меньшей мере с одной из пар колес - парой передних колес и/или парой задних колес - функционально соединен рулевой элемент. С двигателем соединен приводной вал, приводимый им во вращение. С приводным валом соединен узел зубчатой передачи. Узел зубчатой передачи содержит по меньшей мере одно выходное зубчатое колесо. Транспортное средство содержит также левую ведущую полуось и правую ведущую полуось. Левая ведущая полуось соединена с левым колесом либо из пары передних колес, либо из пары задних колес. Правая ведущая полуось соединена с правым колесом либо из пары передних колес, либо из пары задних колес. Имеется также левый шарнир равных угловых скоростей и правый шарнир равных угловых скоростей, характеризующиеся по меньшей мере одним из вышеописанных аспектов. Как в правом, так и в левом шарнирах равных угловых скоростей первый вал соединен с наружным корпусом шарнира, второй вал соединен с внутренней обоймой шарнира, первый вал соединен по меньшей мере с одним выходным зубчатым колесом, второй вал соединен с соответствующей ведущей полуосью - левой или правой.
[0029] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, когда транспортное средство неподвижно расположено на ровной горизонтальной площадке, центр левого заднего колеса и центр правого заднего колеса расположены в продольном направлении позади соответствующего шарнира равных угловых скоростей - левого или правого, - и расположены в продольном направлении соосно с соответствующим шарниром равных угловых скоростей - левым или правым.
[0030] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, когда транспортное средство неподвижно расположено на ровной горизонтальной площадке, центр левого заднего колеса и центр правого заднего колеса расположены в вертикальном направлении ниже соответствующего одного из шарниров равных угловых скоростей - левого или правого, - и расположены в вертикальном направлении соосно с соответствующим одним из шарниров равных угловых скоростей - левым или правым.
[0031] В контексте настоящей заявки термины, относящиеся к пространственной ориентации касательно транспортного средства и компонентов, связанных с этим транспортным средством, такие как «спереди», «сзади», «справа», «слева», «над», «под» и т.п. подразумевают направления, воспринимаемые водителем транспортного средства, находящегося в положении прямого хода вперед (т.е. не в положении управляемого поворота вправо или влево) и в строго вертикальном положении (т.е. не в наклоненном положении).
[0032] Каждый вариант реализации настоящего изобретения содержит по меньшей мере одно из вышеупомянутого - цель и/или аспекты, - но необязательно характеризуется наличием всех таковых. Следует понимать, что некоторые аспекты настоящего изобретения, являющиеся следствием попытки достижения вышеупомянутой цели, могут не соответствовать этим целям и/или могут соответствовать другим целям, конкретно не изложенным в настоящем документе.
[0033] Дополнительные и/или альтернативные признаки, аспекты и преимущества вариантов реализации настоящего изобретения будут понятны из нижеприведенного описания, сопроводительных чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0034] Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также его прочих аспектов и дополнительных признаков ниже приведено его описание со ссылками на прилагаемые чертежи.
[0035] На фиг. 1 показан вид слева спереди в аксонометрии развлекательного транспортного средства (RUV, от англ. recreational utility vehicle).
[0036] На фиг. 2 показан вид сверху привода развлекательного транспортного средства (RUV), приведенного на фиг. 1.
[0037] На фиг. 3А показан укрупненный вид сверху задней части привода, приведенного на фиг. 2.
[0038] На фиг. 3В показан вид с торца сзади задней части привода, приведенного на фиг. 2.
[0039] На фиг. 3С показан вид сбоку справа задней части привода, приведенного на фиг. 2.
[0040] На фиг. 4 показан разрез заднего узла зубчатой передачи, соединенного с парой ведущих полуосей при помощи пары шарниров равных угловых скоростей, причем указанный разрез сделан по линии А-А, приведенной на фиг. 2.
[0041] На фиг. 5 показан укрупненный разрез левого шарнира равных угловых скоростей, соединенного с левой задней ведущей полуосью, приведенной на фиг. 4, причем для ясности узел зубчатой передачи не показан.
[0042] На фиг. 6А показан вид сзади слева в аксонометрии охлаждающего кольца, установленного на левом шарнире равных угловых скоростей, приведенном на фиг. 5, причем указанное кольцо показано отдельно от остальных элементов.
[0043] На фиг. 6В показан вид сзади слева в аксонометрии охлаждающего кольца в соответствии с другим вариантом реализации изобретения.
[0044] На фиг. 6С показан вид сзади слева в аксонометрии охлаждающего кольца в соответствии с еще одним вариантом реализации изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0045] Варианты реализации настоящего изобретения раскрыты применительно к развлекательному транспортному средству (RUV). Однако предусматривается, что аспекты настоящего изобретения также могут быть использованы в колесных транспортных средствах других типов, таких как внедорожники и прочие машины, в которых применяются шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы).
[0046] На фиг. 1 показано развлекательное транспортное средство (RUV) 10, имеющее передний конец 5, задний конец 6, левую боковую сторону 7 и правую боковую сторону 8. Развлекательное транспортное средство (RUV) 10 содержит раму 12, на которой установлен кузов транспортного средства. К передней части рамы 12 на передних подвесных устройствах 13 подвешена пара передних колес 14. К задней части рамы 12 на задних подвесных устройствах (не показаны) подвешена пара задних колес 14. Каждое из четырех колес 14 содержит шину 15. Кроме того, предусматривается, что развлекательное транспортное средство (RUV) 10 может иметь шесть или более колес.
[0047] В средней части рамы 12 расположена область 22 кабины. Область 22 кабины содержит два сиденья 18 (левое и правое), установленные по бокам друг от друга и предназначенные для размещения в них водителя и пассажира (ездоков) развлекательного транспортного средства (RUV) 10. Область 22 кабины открыта с двух боковых сторон 7, 8 развлекательного транспортного средства (RUV) 10, в результате чего образованы два боковых прохода 24 (левый и правый), через которые ездоки могут попадать в развлекательное транспортное средство (RUV) 10 и покидать его. Каждый боковой проход 24 по желанию может быть закрыт боковым ограждением 40, которое может сниматься для освобождения прохода 24 с целью посадки или высадки человека. Сзади сидений 18 шарнирно соединен с рамой 12 грузовой короб 11.
[0048] С рамой 12 соединен каркас 30 безопасности, расположенный над областью 22 кабины. Каркас 30 безопасности представляет собой конструкцию из металлических труб, предназначенную для защиты ездоков в случае опрокидывания транспортного средства.
[0049] В средней части рамы 12 между правым и левым сиденьями 18 установлен двигатель 29 (схематически показан на фиг. 2). В соответствии с проиллюстрированным вариантом реализации развлекательного транспортного средства (RUV) 10 двигатель 29 представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Кроме того, предусматривается, что двигатель 29 может представлять собой электрический двигатель. Термин «двигатель», используемый в настоящем документе, обозначает любой тип двигателя внутреннего сгорания, электрического двигателя, гибридного двигателя или другую систему, применяемую для приведения развлекательного транспортного средства (RUV) 10 в движение. Между правым и левым сиденьями 18 расположена панель (не показана), отделяющая двигатель 29 от водителя и пассажира.
[0050] Перед левым сиденьем 18 расположен блок 16 управления, содержащий рулевое колесо. Предусматривается, что рулевое колесо может быть расположено перед правым сиденьем 18. Блок 16 управления функционально соединен с двумя передними колесами 14 для обеспечения управления развлекательным транспортным средством (RUV) 10.
[0051] Каждое переднее подвесное устройство 13 содержит нижний и верхний А-образные рычаги 20, шарнирно соединенные одним концом с рамой 12, а вторым концом с соответствующим передним колесом 14. Наружный конец каждого А-образного рычага 54 и рама 12 соединены между собой с помощью амортизатора 21. С обоими верхними А-образными рычагами 54 соединен стержень стабилизатора угловых перемещений кузова (не показан), расположенный позади передних подвесных устройств 13 и предназначенный для увеличения угловой жесткости передних подвесных устройств 13.
[0052] Каждое заднее подвесное устройство содержит качающийся рычаг, соединенный с нижним концом амортизатора. Верхний конец каждого амортизатора соединен с рамой 12. Между качающимися рычагами левого и правого задних подвесных устройств функционально подсоединен торсион (не показан), предназначенный для увеличения угловой жесткости подвесных устройств.
[0053] Развлекательное транспортное средство (RUV) 10 содержит прочие устройства и компоненты, такие как фары и рукоятки. Поскольку предполагается, что эти устройства и компоненты понятны специалистам в данной области техники, дальнейшее объяснение и описание этих компонентов в настоящем документе не приводится.
[0054] Ниже приведено описание привода 11 развлекательного транспортного средства (RUV) 10 со ссылками на фиг. 2.
[0055] Двигатель 29 расположен на раме 12 сбоку таким образом, что вертикальная плоскость, содержащая продольную осевую линию 86 развлекательного транспортного средства (RUV) 10, проходит через двигатель 29. Двигатель 29 функционально соединен с четырьмя колесами 14 для приведения развлекательного транспортного средства (RUV) 10 в движение, причем двигатель 29 может выборочно приводить в движение два или четыре колеса 14. Использован переключатель 2WD/4WD ведущих колес (не показан), предназначенный для переключения между режимами работы привода с двумя или четырьмя ведущими колесами. Предусматривается, что двигатель 29 может быть функционально соединен только с передними колесами 14 или только с задними колесами 14.
[0056] С задним валом 36 двигателя 29 соединен и приводится во вращение через универсальный шарнир 42 задний приводной вал 40. Таким образом, в соответствии с этим вариантом реализации изобретения при работе двигателя 29 двигатель 29 постоянно передает крутящий момент на задний приводной вал 40. Задний приводной вал 40 проходит от универсального шарнира 42 назад и в сторону левого борта транспортного средства 10 к другому универсальному шарниру 44. Универсальный шарнир 44 соединяет задний приводной вал 40 с задним узлом 46 зубчатой передачи. Задний узел 46 зубчатой передачи через шарниры 50 равных угловых скоростей соединен с левой и правой задними ведущими полуосями 52. Задние ведущие полуоси 52 соединены с цапфами 54 задних колес 14 через шарниры 56 равных угловых скоростей.
[0057] С передним валом 38 двигателя 29 через универсальный шарнир 62 выборочно соединен передний приводной вал 60. Передний вал 38 выборочно соединен с двигателем 29, причем данным соединением управляют посредством переключателя 2WD/4WD ведущих колес (не показан). Когда переключатель 2WD/4WD ведущих колес находится в положении 4WD, передний вал 38 соединен с двигателем 29, а когда этот переключатель находится в положении 2WD, передний вал 38 отсоединен от двигателя 29. Таким образом, двигатель 29 передает крутящий момент на передний приводной вал 60, только когда двигатель 29 работает и когда переключатель 2WD/4WD ведущих колес находится в положении 4WD.
[0058] Передний приводной вал 60 проходит от универсального шарнира 62 вперед и в сторону правого борта транспортного средства 10 к другому универсальному шарниру 64. Универсальный шарнир 64 соединяет передний приводной вал 62 с передним узлом 66 зубчатой передачи. Передний узел 66 зубчатой передачи через шарниры 70 равных угловых скоростей соединен с левой и правой передними ведущими полуосями 72. Передние ведущие полуоси 72 соединены с цапфами 74 передних колес 14 через шарниры 76 равных угловых скоростей.
[0059] Универсальные шарниры 42, 44, 62 и 64, соединенные с концами переднего и заднего приводных валов 60 и 40, представляют собой универсальные шарниры карданного типа, однако предусматривается, что эти шарниры могут представлять собой шарниры равных угловых скоростей. ШРУСы 56, 76, соединяющие ведущие полуоси 52, 72 с их соответствующими колесами, представляют собой фиксированные ШРУСы шарикового типа, не допускающие осевого перемещения. ШРУСы 50, 70, соединяющие узлы 46, 66 зубчатой передачи с их соответствующими ведущими полуосями 52, 72, представляют собой плунжерные ШРУСы шарикового типа, допускающие перемещение в осевом направлении. Плунжерные ШРУСы обычно используются в соединениях с высокими скоростями вращения шарнира, а фиксированные ШРУСы больше подходят для использования в соединениях с большими рабочими углами шарниров. Вместе с тем предусматривается, что каждый из шарниров 50, 70, 46, 66 может быть фиксированного или плунжерного типа. Ниже приведено подробное описание плунжерных ШРУСов 50 шарикового типа, соединяющих задний узел 46 зубчатой передачи с задними ведущими полуосями 52. В соответствии с проиллюстрированным вариантом реализации настоящего изобретения задние ведущие полуоси 52 и передние ведущие полуоси 72 не одинаковы, однако предусматривается, что они могут быть одинаковыми.
[0060] Ниже приведено подробное описание задней части привода 11 развлекательного транспортного средства (RUV) 10 со ссылками на фиг. 3А, 3В, 3С и 4. Развлекательное транспортное средство (RUV) 10 и его привод 11, представленные на чертежах, показаны в конфигурациях, соответствующих нахождению на ровной горизонтальной площадке в состоянии покоя.
[0061] Задний узел 46 зубчатой передачи содержит соединение конических зубчатых колес, предназначенное для передачи вращения универсального шарнира 44 на каждую заднюю ведущую полуось 52. Как наглядно видно на фиг. 4 с универсальным шарниром 44 соединено входное коническое зубчатое колесо (не показано), а с ШРУСами 50 соединено выходное коническое зубчатое колесо 47. Выходное коническое зубчатое колесо 47 опирается с возможностью вращения на корпус 46 и роликовые подшипники 48. Кроме того, предусматривается, что задний узел 46 зубчатой передачи может представлять собой дифференциал, дифференциал повышенного трения или зубчатую передачу любого иного типа.
[0062] В соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения входное и выходное конические зубчатые колеса выбирают так, чтобы скорость вращения задней ведущей полуоси 52 была ниже скорости вращения универсального шарнира 44. Однако предусматривается, что узел 46 конической зубчатой передачи может иметь конструкцию, при которой скорость вращения задних ведущих полуосей 52 равна или выше скорости вращения универсального шарнира 44.
[0063] Как показано на фиг. 4, в соответствии с этим вариантом реализации изобретения левая и правая задние ведущие полуоси 52 приводятся в движение одним и тем же выходным коническим зубчатым колесом 47, и, следовательно, левое и правое задние колеса 14 вращаются вместе с одинаковыми скоростями. Однако предусматривается, что задний узел 46 зубчатой передачи может содержать отдельно левое и отдельно правое выходные конические зубчатые колеса, каждое из которых соединено с левым или правым ШРУСом 50 соответственно, в результате чего задние ведущие полуоси 52 и задние колеса 14 каждой стороны могут вращаться независимо друг от друга. Кроме того, предусматривается, что вращение колес 14 левой и правой сторон может быть выборочно связанным, например при помощи механизма, такого как фиксатор полуосей, выборочно сцепляющий левую и правую задние ведущие полуоси 52, или фиксатор узла зубчатой передачи, выборочно сцепляющий левое и правое конические зубчатые колеса. Дополнительно предусматривается, что одна из задних ведущих полуосей 52 - левая или правая - находится в постоянном соединении с выходным коническим зубчатым колесом 47 заднего узла 46 зубчатой передачи и выборочно сцеплена с оставшейся задней ведущей полуосью 52, в результате чего на одно из задних колес 14 крутящий момент от конического зубчатого колеса 47 передается постоянно, а на оставшееся заднее колесо 14 крутящий момент от конического зубчатого колеса 47 передается выборочно, когда задние ведущие полуоси 52 соединены друг с другом.
[0064] Как показано на фиг. 3А, задние колеса 14 расположены так, что центр задних колес 14 расположен в продольном направлении сзади ШРУСа 50, соединяющего задний узел 46 зубчатой передачи и заднюю ведущую полуось 52. При рассмотрении сверху, как показано на этом чертеже, ведущие полуоси 52 находятся под ненулевым углом 80 к вертикальной плоскости 84, перпендикулярной продольной осевой линии 86 развлекательного транспортного средства (RUV) 10 и пересекающей ШРУС 50. В соответствии с проиллюстрированным вариантом реализации настоящего изобретения при нахождении развлекательного транспортного средства (RUV) 10 на ровной горизонтальной площадке в состоянии покоя угол 80 равен приблизительно 20°.
[0065] При рассмотрении сзади, как показано на фиг. 3В, задние ведущие полуоси 52 расположены ниже горизонтальной плоскости 88, пересекающей ШРУС 50, под углом 82 к ней. В соответствии с проиллюстрированной конфигурацией (т.е. при нахождении развлекательного транспортного средства (RUV) 10 на ровной горизонтальной площадке в состоянии покоя) угол 82 равен 10°.
[0066] При движении развлекательного транспортного средства (RUV) 10 по пересеченной местности подвесные устройства допускают движение передних и задних колес 14 и соединенных с ними ведущих полуосей 52, 72 вверх и вниз для компенсации изменений уровня дороги. При движении подвески колеса 14 могут несколько смещаться, так что колеса 14 приближаются к продольной осевой линии 86 и отдаляются от нее. Кроме того, передние колеса 14 могут поворачиваться вокруг вертикальной оси при рулении. При этом движение колеса вперед и назад ограничено в большей степени, нежели в направлении вверх и вниз.
[0067] Таким образом, подвесные устройства изменяют ориентацию ведущих полуосей 52, 72 относительно соответствующих узлов 46, 66 зубчатой передачи. В задней части привода 11, например, задняя ведущая полуось 52 может колебаться вертикально от положения, при котором она находится выше горизонтальной плоскости 88 под 20-градусным углом 82 к этой плоскости, до положения, при котором она находится ниже горизонтальной плоскости 88 под 30-градусным углом 82 к этой плоскости. Угол 80 между задними ведущими полуосями 52 и вертикальной плоскостью 84 также может колебаться от 0 до 20°.
[0068] Хотя угол между задними ведущими полуосями 52 и задним узлом 46 зубчатой передачи при движении колес 14 и подвесных устройств изменяется, скорость вращения задних ведущих полуосей 52 остается равной скорости вращения выходного конического зубчатого колеса 47 узла 46 зубчатой передачи. Это постоянство скорости вращения обеспечивается ШРУСами 50, принцип действия которых подробно описан ниже и которые соединяют задний узел 46 зубчатой передачи с задними ведущими полуосями 52.
[0069] Ниже подробно описана левая сторона шарнира 50 равных скоростей со ссылками на фиг. 4-6С. Правая сторона ШРУСа 50 является зеркальным отражением левой стороны ШРУСа 50, поэтому отдельное описание для нее не приведено.
[0070] ШРУС 50 содержит наружный корпус 102, внутреннюю обойму 104, сепаратор 106 и множество шариков 108. Наружный корпус 102 соединен с выходным коническим зубчатым колесом 47 заднего узла 46 зубчатой передачи, а внутренняя обойма 104 соединена с задней ведущей полуосью 52.
[0071] Наружный корпус 102 имеет форму полого цилиндра. Наружный корпус 102 вращается вокруг своей продольной оси 110, здесь и далее называемой первой осью вращения 110. Наружный корпус 102 содержит открытый конец 114 с правой стороны и закрытый конец 116, находящийся напротив открытого конца. Влево от закрытого конца 116 проходит вал 118, ось которого совпадает с первой осью вращения 110. В соответствии с проиллюстрированным вариантом реализации настоящего изобретения вал 118 имеет неразъемное соединение с закрытым концом 116 наружного корпуса 102. Кроме того, предусматривается, что вал 118 может иметь не неразъемное, а разъемное соединение с закрытым концом 116.
[0072] Вал 118 соединен с коническим зубчатым колесом 47 для приведения во вращение наружного корпуса 102 вокруг первой оси вращения 110. Вал 118 соединен с коническим зубчатым колесом 47 так, что первая ось 110 вращения неподвижна и совпадает с осью вращения конического зубчатого колеса 47. Вал 118 вставлен в центральное отверстие выходного конического зубчатого колеса 47 через отверстие в корпусе 46 заднего узла 46 зубчатой передачи. В соответствующие окружные канавки 119 конического зубчатого колеса 47 и вала 118 вставлено стопорное кольцо, предназначенное для предотвращения осевого движения вала 118 относительно конического зубчатого колеса 47. Коническое зубчатое колесо 47 и вал 118 сцеплены вращательным соединением при помощи сопрягающихся шлицов 117 (см. фиг. 5), выполненных на внутренней поверхности конического зубчатого колеса 47 и внешней поверхности вала 118 и продолжающихся в осевом направлении (параллельно первой оси 110 вращения). В отверстии корпуса узла 46 зубчатой передачи вокруг первого вала 118 установлены манжетные уплотнения 49, предотвращающие попадание пыли и мусора в корпус 46 и повреждение роликовых подшипников 48, служащих опорами для выходного конического зубчатого колеса 47. Первая ось 110 вращения неподвижна и лежит в горизонтальной плоскости 88, проходящей через центр конического зубчатого колеса 47.
[0073] Внутренняя обойма 104 является полой и имеет круглую форму, напоминающую усеченный эллипсоид. Внутренняя обойма 104 расположена внутри наружного корпуса 102 так, что между внутренней поверхностью 120 наружного корпуса 102 и внешней поверхностью 124 внутренней обоймы 104 образовано пространство. Внутренняя обойма 104 вращается вокруг своей центральной оси 112, здесь и далее называемой второй осью вращения 112. Один конец задней ведущей полуоси 52 вставлен в полость внутренней обоймы 104 и удерживается в ней посредством стопорного кольца 123, установленного в соответствующих окружных канавках внутренней обоймы 104 и задней ведущей полуоси 52. Ось задней ведущей полуоси 52 совпадает со второй осью вращения 112. Сцепление между внутренней обоймой 104 и задней ведущей полуосью 52 при вращении обеспечивается за счет проходящих в осевом направлении дополнительных шлицов 125 (см. фиг. 5), выполненных на внешней поверхности задней ведущей полуоси 52 и внутренней поверхности внутренней обоймы 104.
[0074] Сепаратор 106 также является полым и имеет круглую форму, причем в его стенках выполнены шесть окон 130. На фиг. 5 показаны в разрезе два из шести окон 130 сепаратора. Сепаратор 106 расположен между наружным корпусом 102 и внутренней обоймой 104 таким образом, чтобы между сепаратором 106 и внутренней поверхностью 120 наружного корпуса 102 и внешней поверхностью 124 внутренней обоймы 104 имелись зазоры. Окна 130 сепаратора расположены над внешней поверхностью 124 внутренней обоймы 104. В соответствии с конфигурацией ШРУСа 50, проиллюстрированной на фиг. 4 и 5, продольная ось 132 сепаратора 106 совпадает со второй осью 112 вращения. Однако сепаратор 106 может двигаться относительно внутренней обоймы 104 и наружного корпуса 102, при этом продольная ось 132 сепаратора 106 может принимать положения, в которых она совпадает или не совпадает с одной из осей вращения 110, 112 - первой или второй.
[0075] В каждом из окон 130 сепаратора между внутренней поверхностью 120 наружного корпуса 102 и внешней поверхностью 124 внутренней обоймы 104 помещен шарик 108. Наружный корпус 102 содержит канавки 140, каждая из которых выполнена вдоль его внутренней поверхности 120 и относится к соответствующему окну 130 сепаратора и соответствующему шарику 108. Канавки 140 наружного корпуса проходят параллельно первой оси 110 вращения и заключены между закрытым левым концом 116 и открытым правым концом 114. Внутренняя обойма 104 содержит канавки 142, каждая из которых выполнена вдоль ее внешней поверхности 124 и относится к соответствующему окну 130 сепаратора и соответствующему шарику 108. Канавки 142 внутренней обоймы проходят параллельно второй оси 112 вращения и заключены между левым и правым концами внутренней обоймы 104. Поверхность канавок 142 внутренней обоймы плавно изогнута наружу (в направлении удаления от второй оси вращения 112) в сторону от направления приближения к наружному концу внутренней обоймы 104, где поверхность канавок 142 проходит ближе к наружному корпусу 102.
[0076] Таким образом, каждый шарик 108 удерживается окном 130 сепаратора между канавкой 140 наружного корпуса и соответствующей канавкой 142 внутренней обоймы. Шарики 108 обеспечивают передающее крутящий момент соединение между наружным корпусом 102 и внутренней обоймой 104, при котором вращение наружного корпуса 102 вокруг первой оси вращения 110 вызывает вращение внутренней обоймы 104 вокруг второй оси вращения 112, и наоборот. Таким образом, крутящий момент от конического зубчатого колеса 47 узла 46 зубчатой передачи последовательно передается через наружный корпус 102 на шарики 108, затем на внутреннюю обойму 104, затем на ведущую полуось 52 и далее на заднее колесо 14, в результате чего развлекательное транспортное средство (RUV) 10 приводится в движение.
[0077] Скорость вращения задней ведущей полуоси 52 вокруг второй оси вращения 112 остается равной скорости вращения выходного конического зубчатого колеса 47 вокруг первой оси вращения 110 даже при боковом перемещении задней ведущей полуоси 52 внутрь и наружу, а также вертикально вверх и вниз относительно заднего узла 46 зубчатой передачи во время движения развлекательного транспортного средства (RUV) 10 по пересеченной местности. Шарики 108 катаются по соответствующим канавкам 140 наружного корпуса и соответствующим канавкам 142 внутренней обоймы при перемещении внутренней обоймы 104 внутрь и наружу в направлении оси наружного корпуса 102 и в процессе вращения наружного корпуса 102 и внутренней обоймы 104 вокруг их соответствующих осей вращения 110, 112. В соответствии с проиллюстрированной конфигурацией ШРУСа 50 шарики 108 катаются по продольным канавкам 140 наружного корпуса между центром и наружной кромкой у открытого конца 114. Шарики 108 в той или иной степени пересекают соответствующие канавки 140 наружного корпуса и канавки 142 внутренней обоймы в зависимости от относительной угловой ориентации осей вращения 110, 112 и относительных осевых положений наружного корпуса 102 и внутренней обоймы 104. Как сказано выше, вследствие трения между шариком 108 и поверхностями соответствующих канавок 140, 142 выделяется тепло, которое необходимо отводить. Чем выше скорости вращения и больше углы между осями вращения 110, 112, тем больше выделяется тепла.
[0078] К наружному корпусу 102 с одного конца и к задней ведущей полуоси 52 с противоположного конца при помощи зажима 148 прикреплен эластичный кожуха 146. Эластичный кожух 146 выполнен из резины, его стенки имеют гофрированную форму, однако предусматривается, что эластичный кожух 146 может быть выполнен из любого подходящего материала. Кожух 146 защищает ШРУС 50 от попадания в него пыли и мусора.
[0079] Поверх цилиндрической внешней поверхности 122 наружного корпуса 102 расположен охлаждающий элемент 150, имеющий вид цилиндрической втулки 150. Охлаждающий элемент 150 выполнен из алюминия и посажен с натягом на наружный корпус 102. Алюминиевая втулка 150 проводит тепло значительно лучше, нежели стальной наружный корпус 102. Втулка 150 поглощает тепло от наружного корпуса 102 и отводит его в воздушный поток, обдувающий втулку 150 при вращении ШРУСа 50.
[0080] Охлаждающая втулка 150 содержит ребра 152, выступающие за пределы наружного корпуса 102 и предназначенные для более эффективного отвода тепла от наружного корпуса 102. Как показано на фиг. 3А, 3В, 6А и 6В, ребра 152 проходят в окружном направлении относительно наружного корпуса 102 и, следовательно, перпендикулярно первой оси вращения 110. Хотя ребра 152, проходящие в окружном направлении, отводят тепло от наружного корпуса 102 более эффективно, также предусматривается, что ребра 152 могут проходить вдоль оси наружного корпуса 102, параллельно первой оси вращения 110, в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения, проиллюстрированном на фиг. 6С.
[0081] Охлаждающая втулка 150 расположена симметрично относительно первой оси вращения 110, и ее длина 102 (в направлении первой оси вращения 110) меньше длины наружного корпуса 102. Таким образом, часть внешней поверхности 122 наружного корпуса 102 с обоих концов выступает из-под охлаждающей втулки 150. Одна часть наружного корпуса 102, выступающая из-под охлаждающей втулки 150, проходит в узел 46 зубчатой передачи. На другой части наружного корпуса 102, выступающей из-под охлаждающей втулки 150, прикреплен эластичный кожух 146.
[0082] Охлаждающая втулка 150 выступает над поверхностью наружного корпуса по всему пути скольжения шариков 108, т.е. вдоль внешней поверхности 122, соответствующей полной длине канавок 140 наружного корпуса, выполненных на внутренней поверхности 120. Однако предусматривается, что охлаждающая втулка 150 может закрывать участок внешней поверхности 122, который больше или меньше части, соответствующей канавкам 140.
[0083] На конце цилиндрической охлаждающей втулки 150 вблизи узла 46 зубчатой передачи выполнена пылезащитная кромка 154 (см. фиг. 6А). Пылезащитная кромка 154 перекрывает часть кольцевого фланца 156, продолжающуюся от узла 46 зубчатой передачи к ШРУСу 50. Наружный корпус 120 проходит в кольцевой фланец 156 для соединения с узлом 46 зубчатой передачи. Таким образом, кольцевой фланец 156 вставлен между пылезащитной кромкой 154 и частью внешней поверхности 122 наружного корпуса 120, продолжающейся в узел 46 зубчатой передачи. Пылезащитная кромка 154 способствует уплотнению соединения между узлом 46 зубчатой передачи и ШРУСом 50 для защиты узла 46 зубчатой передачи от попадания в него мусора и пыли. Предусматривается, что пылезащитная кромка 154 может отсутствовать, например в соответствии с вариантами реализации охлаждающих втулок 150, проиллюстрированными на фиг. 6В и 6С.
[0084] Предусматривается, что кожух 146 может быть соединен с наружным корпусом 102 зажимом поверх охлаждающей втулки 150 на конце, противоположном месту нахождения пылезащитной кромки 154.
[0085] Предусматривается, что охлаждающий элемент 150 вместо цельной охлаждающей втулки 150, продолжающейся поперек длины наружного корпуса 102, может быть выполнена в виде множества охлаждающих колец, напрессованных на наружный корпус 102. Кроме того, предусматривается, что охлаждающий элемент 150 может представлять собой охлаждающую втулку, содержащую канавки, продолжающиеся через стенку втулки и обнажающие наружный корпус 102. Предусматривается, что охлаждающая втулка 150 может иметь ребра 152, продолжающиеся как параллельно, так и перпендикулярно первой оси вращения 110, или не продолжающиеся ни параллельно, ни перпендикулярно первой оси вращения 110. Ребра 152 могут, например, изгибаться по эллиптической траектории вокруг цилиндрической втулки 150.
[0086] ШРУС 70, соединяющий передний узел 66 зубчатой передачи с передней ведущей полуосью 72 и также являющийся плунжерным шариковым ШРУСом, не характеризуется наличием установленной на нем охлаждающей втулки 150. Кроме того, предусматривается, что на ШРУСе 70 может быть установлен охлаждающий элемент 150. Кроме того, предусматривается, что охлаждающий элемент 150 также может быть установлен на фиксированных ШРУСах 56, 76 шарикового типа, соединяющих задние и передние ведущие полуоси 52, 72 с задними и передними колесами 14 соответственно.
[0087] ШРУС 50, раскрытый в настоящем документе, представляет собой плунжерный ШРУС шарикового типа, допускающий перемещение наружного корпуса 102 и внутренней обоймы 104 в осевом направлении (направлении, параллельном первой оси вращения 110). Предусматривается, что аспекты настоящего изобретения также могут быть применены к фиксированным ШРУСам шарикового типа, не допускающим перемещения наружного корпуса 102 и внутренней обоймы 104 в осевом направлении. Аспекты настоящего изобретения также могут быть применены к универсальным шарнирам других типов, таким как трипоидные ШРУСы и ШРУСы с косыми канавками.
[0088] Специалистам в данной области техники будут понятны модификации и улучшения вариантов реализации настоящего изобретения, раскрытых выше. Вышеприведенное описание имеет иллюстративный, а не ограничивающий характер. Таким образом, объем настоящего изобретения ограничивается только объемом прилагаемой формулы изобретения.