ДВУНАПРАВЛЕННАЯ ФИЛЬТРУЮЩАЯ КРЫШКА ДЛЯ ЦИРКУЛЯЦИИ ВОЗДУХА ДЛЯ КАРДАННЫХ ВАЛОВ
BIDIRECTIONAL FILTERING COVER FOR AIR CIRCULATION FOR CARDAN SHAFTS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к крышке для циркуляции воздуха для карданных валов, которая работает между двигателем или трансмиссией и дифференциалом и передает мощность, генерируемую двигателем, на дифференциал посредством вращательного движения двигателя.
В частности, изобретение раскрывает крышку для циркуляции воздуха, которая обеспечивает циркуляцию воздуха между внутренним объемом и внешней средой и фильтрует пыль и другие частицы в воздухе во время скользящего движения карданного вала, которая содержит широкую фильтрующую поверхность, при этом резиновая мембрана обеспечивает двунаправленный прохождение воздуха и имеет легкую конструкцию, благодаря эластомерным материалам в своей конструкции, и которая обеспечивает дополнительное уплотнение.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В известном уровне техники карданные валы, которые расположены между выходным валом трансмиссии и дифференциалом, используются в автомобилях для передачи мощности, генерируемой двигателем, с вращательным движением к дифференциалу. Карданные валы, как известно, содержат несколько частей. Две из этих частей - это вал вилки и вилка втулки. Вал вилки и вилка втулки являются одними из отдельных элементов карданного вала, которые работают совместно и в сочленении друг с другом. Вал вилки имеет форму наружной шлицы на внешнем диаметре, в то время как вилка втулки имеет внутреннюю шлицу на своем внутреннем диаметре. Эти два карданных вала, которые установлены посредством прикрепления друг к другу, также обеспечивают передачу крутящего момента, получаемого от двигателя, посредством их формы шлиц. Когда крутящий момент передается, в результате усилий, принимаемых колесами транспортного средства, в зависимости от дорожных условий, разница осевого расстояния, возникающая между двумя осями, осью и редуктором или коробкой передач, компенсируется посредством скользящего движения вала вилки и вилки втулки относительно друг друга и в осевом направлении посредством их формы шлиц.
Как упомянуто выше, в вилке втулки и между вилкой втулки и валом вилки образовано замкнутое внутреннее пространство. В зависимости от положительного или отрицательного направления скользящего движения относительно оси скольжения внутренний объем увеличивается или уменьшается. Во время уменьшения объема, внутренний воздух должен быть выпущен; в случае расширения, снаружи должен быть обеспечен забор воздуха. Однако, поскольку пространство между формами шлиц, которые контактируют между собой при захвате друг друга, достаточно мало, в результате почти нет воздушного прохода изнутри наружу или снаружи внутрь.
В известном уровне техники существуют различные конфигурации крышки, которые устанавливают для управления впуском воздуха в пространство между вилкой втулки и валом вилки и для предотвращения попадания посторонних частиц, таких как пыль. Одной из них является внутренний вентиляционный люк, имеющий двунаправленный воздушный фильтр, согласно заявке под номером TR201408527. В реферате к изобретению это было описано как «Настоящее изобретение представляет собой двунаправленный вентиляционный люк, который предотвращает попадание пыли и нежелательных примесей в карданный вал из внешней среды, и вилка втулки которого приспособлена под крепежную стенку отверстия вилки, характеризующийся тем, что содержит основной корпус, имеющий корпус фильтра, прикрепленный к крепежной стенке отверстия вилки указанной вилки втулки, фильтр, расположенный в корпусе фильтра указанного основного корпуса, фильтрующий лист, встроенный и установленный в корпусе фильтре основного корпуса, и крышку, которая закреплена на фильтрующем листе путем установки на крепежной оси».
Некоторые недостатки, касающиеся конфигурации крышки в соответствии с указанным изобретением, являются следующими.
Со временем возникают проблемы с уплотнением в области, где внешний диаметр корпуса вентиляционного люка (крышки) установлен на корпусе вилки втулки посредством ее внешнего диаметра, и по этой причине возникает протекание воды из внешней среды во внутренний объем. По мере того как вода протекает во внутренний объем, она оказывает коррозионное действие и также повреждает химическую структуру смазочного масла, используемого в карданном вале.
Пыль и нежелательные посторонние вещества, поступающие извне в карданный вал, со временем вызывают закупорку пор из-за узкой площади поверхности фильтрующего элемента.  По этой причине затруднительно получить впуск и выпуск воздуха из системы, и основная функция карданного вала, а именно скользящее движение, практически не может быть выполнена.
В настоящем варианте осуществления корпус имеет сложную геометрию. Изогнутые края, конические воздушные каналы, углубления, каналы для прохождения воздуха и S-образная форма могут быть приведены в качестве примеров сложной геометрии. Эта ситуация требует большего количества операций во время производства изделия. Кроме того, сложность операций также очень высока. Эти негативные факторы также увеличивают затраты.
В настоящем варианте осуществления крышка со временем отрывается от фильтрующего листа, на который она была установлена, из-за отрицательного давления (вакуума) и положительного давления, которому подвергается крышка, и, следовательно, она не может выполнять свою текущую задачу.
В случае воздействия внешней среды на крышку, используемую в настоящем варианте осуществления, крышка не может выполнять свои задачи, такие как обеспечение циркуляции воздуха, защита фильтрующего элемента, и ее первоначальная задача по блокированию факторов окружающей среды, таких как вода и грязь. Кроме того, эта ситуация приводит к нежелательному протеканию воды через часть между крышкой и корпусом согласно настоящему изобретению.
В настоящем изобретении могут использоваться фильтрующие элементы, изготовленные из различных материалов, таких как губки, благодаря их низкой стоимости. Нежесткие фильтрующие элементы, изготовленные из гибкого материала, такого как губки, деформируются давлением воздуха во время циркуляции воздуха и теряют свои полезные свойства.
Учитывая облегчение транспортных средств параллельно с развитием автомобильной промышленности в последние годы, из-за многочисленных частей, используемых на транспортном средстве, вес каждой части имеет большое значение. Кроме того, тот факт, что каждая масса, добавленная к карданному валу, имеет отрицательное влияние на баланс, делает эту ситуацию еще более серьезной.
В результате требуются новые конструкции, которые устранят вышеупомянутые недостатки и обеспечат решение для существующих систем.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к крышке для циркуляции воздуха, которая отвечает вышеупомянутым требованиям, устраняет все недостатки и обеспечивает дополнительные преимущества.
Основной задачей изобретения является обеспечение циркуляции воздуха между внутренним объемом и внешней средой во время скользящего движения карданного вала и фильтрация пыли и других посторонних частиц в воздухе.
Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предотвратить протекание воды во внутренний объем карданного вала посредством формирования эластомерного материала края наружного диаметра крышки для циркуляции воздуха, обеспечивая тем самым полное уплотнение в этой части.
Окружные щели для воздуха, которые были сформированы на корпусе резиновой мембраны, прикрепленной к центральной части крышки для циркуляции воздуха, которые могут быть предоставлены с различной геометрией и в разном количестве, позволяя воздуху проходить через них при растягивании и возвращаясь после завершения прохождения воздуха в свое исходное состояние. Изобретение направлено на предотвращение попадания посторонних веществ и воды извне посредством щелей для воздуха, которые участвуют в прохождении воздуха в обоих направлениях.
Площадь поверхности фильтра была расширена за счет конфигурации фильтрующего элемента в форме чашевидного цилиндра, расположенного в крышке для циркуляции воздуха в соответствии с изобретением. Таким образом, количество пор на фильтре было увеличено, и эффективность циркуляции воздуха была соответственно увеличена.
В крышке для циркуляции воздуха согласно изобретению основной корпус и другие опорные элементы выполнены в несложных простых цилиндрических формах. Таким образом, геометрия крышки для циркуляции воздуха упрощается, и, следовательно, облегчается производство и достигается экономическое преимущество.
Дополнительной целью настоящего изобретения является создание интегрированной конструкции и монтажной жесткости путем соединения мембраны, изготовленной из эластомерного материала, и опорного элемента корпуса с помощью способа однократной инжекции.
Изобретение направлено на защиту от воздействия окружающей среды на карданный вал с помощью защитной металлической крышки, расположенной на резиновой мембране, и, кроме того, на предотвращение попадания воды и пыли во внутренний объем.
В крышке для циркуляции воздуха согласно изобретению фильтрующий элемент с большой поверхностью поддерживается снизу опорным элементом фильтра. Таким образом, изобретение предназначено для предотвращения деформации фильтрующего элемента с течением времени в случае использования фильтрующего элемента, изготовленного из нежестких материалов, таких как губки.
Внешний край корпуса, который является частью основного корпуса крышки для циркуляции воздуха в соответствии с изобретением, поддерживается за счет обеспечения целостности сборки с опорным элементом внешнего края, сформированным из эластомерного материала для обеспечения уплотнения. Мембранная часть основного корпуса, образованная из эластомерного материала, поддерживается опорным элементом корпуса, и создается конструкция, которая обеспечивает монтажную целостность с краем внутреннего диаметра. Снижение веса крышки для циркуляции воздуха осуществляется с помощью эластомерных материалов, которые используются вместо металлических материалов.
Настоящее изобретение предоставлено для того, чтобы реализовать все преимущества, упомянутые выше, и как будет понятно из следующего подробного описания, изобретение относится к крышке для циркуляции воздуха, установленной на корпусе крышки в сборе, расположенном на вилке втулки, которая обеспечивает двунаправленную циркуляцию воздуха между внутренним объемом, который образован между валом вилки и вилкой втулки во время работы карданного вала, когда вал вилки и вилка втулки совершают скользящее движение, и внешней средой, и которая предотвращает попадание воды и посторонних веществ, поступающих из внешней среды, во внутренний объем, при этом вал вилки содержит:
основной корпус в форме кольца, обеспечивающий прохождение воздуха,
опорный элемент корпуса с отверстием в центральной части края внутреннего диаметра, который прикреплен к основному корпусу снизу,
мембрана, составляющая единое целое с краем внутреннего диаметра в центральной части указанного опорного элемента корпуса, и которая является частью эластомерного основного корпуса,
по меньшей мере одна щель для воздуха, которая может быть сформирована в различной геометрии и в разных количествах на корпусе указанной мембраны в соответствии с требованием для обеспечения двунаправленного прохождения воздуха,
опорный элемент внешнего края, который представляет собой единое целое с внешним краем корпуса,
фильтрующий элемент с большой поверхностью в виде тарельчатого цилиндра, расположенный на нижней части опорного элемента корпуса,
опорный элемент фильтра, установленный на нижней части для крепления и поддержки указанного тарельчатого фильтрующего элемента,
по меньшей мере один канал для прохождения воздуха, обеспечивающий прохождение воздуха в центральной части указанного опорного элемента фильтра, который может быть предоставлен в разных количествах и в различной геометрии.
Конструктивные и характерные особенности и все преимущества изобретения будут понятны из подробного описания графических материалов, приведенного ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы, и поэтому, если проводится какая-либо оценка, это следует делать с учетом нижеприведенных графических материалов и подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для того чтобы вариант осуществления настоящего изобретения был лучше понят вместе с его преимуществами с дополнительными элементами, его следует оценивать в сочетании с графическими материалами, описанными ниже.
Фиг. 1: трехмерный вид крышки для циркуляции воздуха в соответствии с изобретением.
Фиг. 2:  вид в разрезе крышки для циркуляции воздуха в соответствии с изобретением проиллюстрирован с отделением ее центральной части по вертикальной оси.
Фиг. 3: покомпонентный вид крышки для циркуляции воздуха в соответствии с настоящим изобретением, проиллюстрированный с отделением ее центральной части по вертикальной оси.
Фиг. 4: трехмерное изображение крышки для циркуляции воздуха согласно изобретению, установленной на вилке в сборе карданного вала.
Фиг. 5: внутренний объем и область, на которой установлена крышка для циркуляции воздуха, соответствующая изобретению, показаны на виде сбоку в разрезе вилки втулки.
Фиг. 6: иллюстрация скользящего движения карданного вала в соответствии с видом сбоку в разрезе карданного вала, на котором установлена крышка для циркуляции воздуха согласно изобретению.
ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ
1. Крышка для циркуляции воздуха
2. Основной корпус
2.1. Внешний край корпуса
2.2. Мембрана
2.2.1. Щели для воздуха
3. Опорный элемент корпуса
3.1. Край внутреннего диаметра
4. Опорный элемент внешнего края
5. Защитная крышка
5.1. Канал для циркуляции воздуха
6. Фильтрующий элемент
7. Опорный элемент фильтра
7.1. Канал для прохождения воздуха
8. Карданный вал
8.1. Вилка в сборе карданного вала
9. Вал вилки
10. Вилка втулки
11. Корпус крышки в сборе
12. Внутренний объем
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
В этом подробном описании описаны предпочтительные варианты осуществления крышки (1) для циркуляции воздуха в соответствии с изобретением только для лучшего понимания объекта и без каких-либо ограничивающих эффектов.
Изобретение относится к крышке (1) для циркуляции воздуха для карданных валов (8), которая работает между двигателем или трансмиссией и дифференциалом и передает мощность, генерируемую двигателем, на дифференциал посредством вращательного движения двигателя. На фиг. 4 показан трехмерный вид крышки (1) для циркуляции воздуха, установленной на вилке в сборе (8.1) карданного вала. По существу, крышка (1) для циркуляции воздуха является элементом, обеспечивающим циркуляцию воздуха между внутренним объемом (12), образованным между валом (9) вилки и вилкой (10) втулки, когда вал (9) вилки и вилка (10) втулки выполняют скользящее движение, и внешней средой и во время работы карданного вала (8), и предотвращает попадание посторонних частиц, таких как пыль, во внутренний объем (12). Согласно виду сбоку в разрезе вилки (10) втулки, показанного на фиг. 5, показан корпус (11) крышки в сборе, в который установлена крышка (1) для циркуляции воздуха в соответствии с изобретением.
На фиг. 2 показан вид в разрезе крышки (1) для циркуляции воздуха с отделением ее центральной части по вертикальной оси, а на фиг. 3 показан покомпонентный вид той же части. Соответственно, крышка (1) для циркуляции воздуха образована круглым кольцевым основным корпусом (2). Основной корпус (2), имеющий круглую форму, поддерживается снизу с помощью опорного элемента (3) корпуса, расположенного в нижней части внутреннего диаметра корпуса, и опорного элемента (4) внешнего края, расположенного в нижней части области внешнего диаметра. Опорный элемент (3) корпуса и опорный элемент (4) внешнего края имеют круглую форму и имеют круглое отверстие для прохода воздуха в центре.
Круглая область в центральной части основного корпуса (2) называется мембраной (2.2). Мембрана (2.2) является частью основного корпуса и имеет более тонкую толщину стенки, чем основной корпус, выполнена из эластомерных материалов и имеет гибкую структуру. Мембраны (2.2) поддерживается внутренним краем (3.1) диаметра, соответствующего круглому отверстию в центральной части опорного элемента тела (3) корпуса. Внешний диаметр основного корпуса (2) называется внешним краем (2.1) корпуса и выполнен из эластомерного материала. Таким образом, основной корпус (2), мембрана (2.2) в центральной части основного корпуса (2) и внешний край (2.1) корпуса предпочтительно изготовлены из резины как единое целое посредством способа однократной инжекции. Резиновая мембрана (2.2) адаптируется к давлению воздуха, расширяясь и сжимаясь при циркуляции воздуха.
На фиг. 1 показан трехмерный вид крышки (1) для циркуляции воздуха согласно изобретению без верхней защитной крышки (5). Расположение резиновой мембраны (2.2), образующей центральную часть основного корпуса (2), будет более понятно из фиг. 1. Как видно из рисунка 1, были предусмотрены щели (2.2.1) для воздуха, которые образованы в заданном пространстве корпуса кольцевой резиновой мембраны (2.2). Указанные щели (2.2.1) для воздуха обеспечивают двунаправленный выпуск воздуха, и они могут быть выполнены в разном количестве и с разной геометрией. Во время циркуляции воздуха упругие щели (2.2.1) для воздуха по окружности пропускают воздух, перемещаясь (растягиваясь), и при этом они возвращаются в исходное положение после прохождения воздуха. Таким образом, воздушные щели (2.2.1) для воздуха предотвращают попадание посторонних частиц и воды в часть внутреннего объема (12).
Внешний край (2.1) корпуса, поддерживаемый опорным элементом (4) внешнего края снизу, предотвращает протекание воды из этой части во внутренний объем (12), действуя в качестве прокладки в корпусе (11) крышки в сборе, в который установлена (1) крышка для циркуляции воздуха.
Верхняя часть основного корпуса (2) в крышке (1) для циркуляции воздуха предпочтительно закрыта защитной крышкой (5), выполненной из листового металлического материала. Указанная защитная крышка (5) расположена на резиновой мембране (2.2). Защитная крышка (5) защищает основной корпус (2) и другие элементы карданного вала (8) от воздействия окружающей среды и таких факторов, как вода и пыль. Защитная крышка (5) также способствует предотвращению попадания воды во внутренний объем (12). Окружные каналы (5.1) для циркуляции воздуха расположены на боковом крае защитной крышки (5). Указанные каналы (5.1) для циркуляции воздуха позволяют воздуху проходить через защитную крышку (5) к части резиновой мембраны (2.2). Каналы (5.1) для циркуляции воздуха могут быть выполнены в разных количествах и с разной геометрией.
В крышке (1) для циркуляции воздуха фильтрующий компонент (6) предназначен для фильтрации воздуха во время циркуляции и для удаления посторонних веществ. Указанный фильтрующий компонент (6) расположен в центре опорного элемента (3) корпуса таким образом, что он расположен в нижней части основного корпуса (2) и резиновой мембраны (2.2). Фильтрующий компонент (6) поддерживается снизу опорным элементом (7) фильтра. Таким образом, фильтрующий элемент (6) выполнен в форме тарельчатого цилиндра, а площадь поверхности максимально увеличена. Благодаря увеличенной площади фильтрующего элемента (6), количество пор фильтра увеличилось, и, таким образом, также увеличилась эффективность циркуляции воздуха. С помощью опорного элемента (7) фильтра, который обеспечивает поддержку фильтрующего элемента (6) в нижней части, предотвращается деформация фильтрующего элемента (6)  из-за давления воздуха с течением времени.
Перепускной канал (7.1) для прохождения воздуха расположен в центре опорного элемента (7) фильтра. Канал (7.1) для прохождения воздуха позволяет воздуху проходить через опорный элемент (7) фильтра. Могут быть предусмотрены один или более перепускных каналов (7.1) для прохождения воздуха, и при этом они могут иметь не только круглую форму, но также могут иметь различную геометрию.
Принцип действия крышки (1) для циркуляции воздуха согласно настоящему изобретению заключается в следующем:
Когда карданный вал (8) выполняет скользящее движение, как показано на фиг. 6, вилка (10) втулки и вал (9) вилки перемещаются друг от друга, и, как результат, внутренний объем (12) образован в пространстве между вилкой (10) втулки и валом (9) вилки, что можно видеть на фиг. 6. Во время скользящего движения возникает вакуумный эффект в расширяющемся внутреннем объеме (12). Вакуум, возникший во внутреннем объеме (12), приводит в действие крышку (1) для циркуляции воздуха согласно настоящему изобретению, которая прикреплена к корпусу (11) крышки в сборе. Под действием вакуума воздух во внешней среде сначала проходит через каналы (5.1) для циркуляции воздуха на боковых краях защитной крышки (5), покрывающей верхнюю часть основного корпуса (2), а затем ударяется о резиновую мембрану (2.2) внизу.  В результате, расположенные по окружности щели (2.2.1) для воздуха на кольцеобразном корпусе упругой резиновой мембраны (2.2) открываются и пропускают поток воздуха. Воздух, проходящий через щели (2.2.1) для воздуха, проходит через фильтрующий элемент (6) в нижней части. Посторонние примеси в воздухе удаляются фильтрующим элементом (6). Воздух, проходящий через фильтрующий элемент (6), наконец, проходит через воздушный перепускной проход (7.1) на опорный фильтрующий элемент (7), заполняющий внутренний объем (12). Эффект вакуума устраняется, когда достаточное количество воздуха поступает во внутренний объем (12). Поэтому, поскольку сила, растягивающая резиновую мембрану (2.2), устраняется, щели (2.2.1) для воздуха закрываются. Таким образом, прохождение воздуха прекращается. Когда вал (9) вилки и вилка (10) втулки сближаются, воздух во внутреннем объеме (12) сжимается и создает давление во внутреннем объеме. В результате процесс, описанный выше, обращается, и воздух из внутреннего объема выпускается наружу посредством крышки (1) для циркуляции воздуха.
Риск протекания воды во внутренний объем (12) карданного вала (8) предотвращается внешним краем (2.1) корпуса, действующим как прокладка, которая расположена на самом внешнем диаметре крышки (1) для циркуляции воздуха, согласно изобретению, обеспечивая полную герметизацию. Кроме того, с помощью окружных щелей (2.2.1) для воздуха на корпусе резиновой мембраны (2.2), образующем центральную часть крышки (1) для циркуляции воздуха, предотвращается проникновение посторонних веществ и воды во внутренний объем (12).  Благодаря наличию фильтрующего элемента (6) в форме тарельчатого цилиндра, площадь поверхности фильтра была увеличена, что позволило увеличить количество пор в процессе фильтрации и одновременно обеспечить повышенную эффективность циркуляции воздуха.
Основной корпус (2), опорный элемент (3) корпуса, фильтрующий элемент (6) и другие элементы в крышке (1) для циркуляции воздуха согласно изобретению выполнены в простых цилиндрических формах, которые не являются сложными. Таким образом, геометрия крышки (1) для циркуляции воздуха упрощается и, таким образом, облегчается производство. В результате было получено экономическое преимущество.
Сборка основного корпуса (2), внешнего края (2.1) корпуса и мембраны (2.2), которые выполнены из эластомерного материала, посредством способа однократной инжекции, дает интегрированную конструкцию и надежную монтажную конструкцию. С помощью защитной крышки (5), расположенной на резиновой мембране (2.2), обеспечивается защита карданного вала (8) от воздействий внешней среды. Крупный фильтрующий элемент (6) поддерживается снизу опорным элементом (7) фильтра. Таким образом, когда нежесткие материалы, такие как губки, используются в качестве фильтрующего элемента (6), предотвращается деформация фильтрующего элемента (6) в течение короткого периода времени, и его срок службы увеличивается. Вес крышки (1) для циркуляции воздуха немного уменьшен благодаря эластомерным материалам, используемым для обеспечения прохождения воздуха и уплотнения крышки (1) для циркуляции воздуха. Облегченная крышка (1) для циркуляции воздуха поможет достичь лучшего баланса во время работы карданного вала (8).