СОЕДИНЕНИЕ УСТРОЙСТВА ТИПА ШАРОВОГО ШАРНИРА С ВИЛКОЙ УГЛОВОЙ ПЕРЕДАЧИ, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЛОПАТОЧНЫМ СПРЯМЛЯЮЩИМ АППАРАТОМ С ИЗМЕНЯЕМЫМ УГЛОМ УСТАНОВКИ ЛОПАТОК, СОДЕРЖАЩИМ ТАКОЕ СОЕДИНЕНИЕ, И ДВИГАТЕЛЬ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, СНАБЖЕННЫЙ ТАКОЙ СИСТЕМОЙ
CONNECTION OF DEVICE OF BALL HINGE WITH ANGULAR TRANSMISSION PLUG TYPE, CONTROL SYSTEM OF STRAIGHTENER BLADE WITH ADJUSTABLE BLADE SETTING ANGLE, WHICH CONTAINS SUCH CONNECTION, AND AIRCRAFT ENGINE EQUIPPED WITH SUCH SYSTEM

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к области соединения устройств типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи.
Изобретение предназначено для соединения устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи.
Изобретение предназначено также для разработки системы управления лопаточным спрямляющим аппаратом с изменяемым углом установки лопаток, содержащей такое соединение устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи.
И наконец, изобретение предназначено для создания двигателя летательного аппарата, снабженного по меньшей мере одним таким соединением устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи.
Предшествующий уровень техники
Само по себе соединение устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи является известным, например, из патента US 4174137. При этом вилка угловой передачи содержит два параллельных ушка, каждое из которых содержит отверстие, располагающееся на одной линии с отверстием, выполненным в другом ушке. Также известно, что устройство типа шарового шарнира содержит внутреннее сферическое кольцо или ядро шарового шарнира, в котором выполнено отверстие кольца и которое охвачено наружным кольцом, имеющим внутреннюю сферическую форму, соответствующую форме упомянутого ядра, или корпус шарового шарнира, который сам удерживается кронштейном. Таким образом, кронштейн имеет возможность перемещаться в любых направлениях вращения, или обладает "шаровой свободой", по отношению к упомянутой вилке.
Вышеуказанный патент описывает классическое соединение устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи, в котором внутреннее кольцо стягивается между двумя упомянутыми ушками вилки посредством пары, образованной винтом и гайкой. При этом стержень винта проходит последовательно сквозь отверстие, выполненное в одном из ушек вилки, затем через отверстие, выполненное в кольце, и наконец, через отверстие, выполненное в другом ушке этой вилки, а гайка затягивается на конце этого винта, который выполнен резьбовым. Такое соединение имеет значительные размеры вдоль осевого направления стяжного винта. Действительно, к размерам самой вилки вдоль этого направления будет добавляться высота головки винта и высота гайки.
Однако, в некоторых специфических конфигурациях, пространство, предназначенное для размещения соединения этого типа, оказывается ограниченным. Действительно, как это имеет место, например, в случае систем управления лопаточными спрямляющими аппаратами с изменяемым углом установки лопаток, соединение устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи вставляется в объем, имеющий уменьшенную ширину, величина которой составляет порядка нескольких сантиметров.
Диаметр сферического ядра обычно задается конкретным применением данного шарового шарнира, в частности величиной усилий, которые он должен выдерживать. Ушки вильчатой конструкции, между которыми устанавливается ядро шарового шарнира, должны находиться на расстоянии, которое обеспечивает возможность достаточного углового отклонения вращающегося кронштейна. Концы ядра и гайки добавляются к поперечным габаритным размерам данного устройства, которые могут оказаться чрезмерно большими для кожухов маленьких размеров.
Таким образом, существует потребность в соединении устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи, которое может быть использовано при уменьшенных габаритных размерах.
В патентах US-A-5501421, FR-A-2005524 и US-A-2728975 проиллюстрированы решения, достаточно близкие к концепции предлагаемого изобретения.
Раскрытие изобретения
Первая техническая задача данного изобретения состоит в разработке соединения устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи, которое может быть использовано при уменьшенных габаритных размерах. Это, например, относится к случаю, когда соединение устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи используется в системах управления лопаточными спрямляющими аппаратами с изменяемым углом установки лопаток, применяемых в компрессорах газотурбинных двигателей.
Вторая техническая задача изобретения состоит в разработке соединения устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи, которое удовлетворяет определенным требованиям к этому соединению. Так, например, одно из таких требований состоит в том, что сферическое ядро шарового шарнира должно оставаться неподвижным. Однако, при этом нежелательно, чтобы оно было смонтировано с натягом на стержне, проходящем сквозь вилку, для того, чтобы исключить заедания. Именно поэтому упомянутое ядро устанавливается при помощи точного скользящего средства крепления на упомянутом стержне и удерживается на предназначенном для него месте путем стягивания деталей в направлении оси этого стержня, осуществляемого при помощи гайки.
Затягивание гайки должно осуществляться с одновременным удержанием сферического ядра шарового шарнира на месте, исключая таким образом возможность его вращательных и осевых движений. Необходимо подчеркнуть, что заклинивание сферического ядра шарового шарнира между двумя ушками вилки не является наилучшим техническим решением, поскольку оно требует строгих допусков на изготовление и может привести к возникновению деформаций, сокращающих срок службы угловой передачи.
Изобретение относится к соединению, которое содержит: вилку угловой передачи, содержащую противолежащие первую и вторую наружные поверхности, первое и второе ушки, в каждом из которых выполнено отверстие ушка, причем отверстие первого ушка располагается на одной линии с отверстием второго ушка вдоль оси соединения, устройство типа шарового шарнира, установленное с возможностью поворота на вилке угловой передачи вокруг оси соединения, упомянутое устройства типа шарового шарнира содержит внутреннее кольцо, имеющее отверстие кольца и наружное кольцо, установленное с возможностью вращения на внутреннем кольце, при этом внутреннее кольцо содержит первую поперечную поверхность кольца и вторую поперечную поверхность кольца, которые являются перпендикулярными по отношению к оси отверстия кольца вдоль оси соединения, невинтовой стержень соединения, отличающееся тем, что первое ушко содержит вырез на наружной поверхности первого ушка, при этом упомянутый вырез проходит от свободного конца первого ушка на предварительно определенное расстояние за отверстие первого ушка и образует по существу плоскую грань с первой наружной поверхностью вилки угловой передачи, причем по существу плоская грань является перпендикулярной продольной плоскости симметрии вилки угловой передачи и параллельной оси соединения, причем упомянутый стержень соединения проходит последовательно через отверстие первого ушка, отверстие кольца и отверстие второго ушка, таким образом, что плоская грань головки стержня является параллельной плоской грани выреза первого ушка и упирается в нее для предотвращения перемещения и вращения стержня соединения относительно вилки угловой передачи вокруг оси соединения, при этом каждая из первой и второй поперечных поверхностей содержат противолежащие уступы, выполненные в соответствующих поперечных поверхностях кольца, упомянутый стержень соединения содержит головку стержня, которая включает в себя по существу плоскую грань, параллельную продольному направлению стержня соединения вдоль оси соединения; первый конец стержня соединения располагается ближе к головке стержня, чем его второй конец, при этом первая втулка расположена в отверстии первого ушка, корпус первой втулки вставлен в отверстие первого ушка для предотвращения вращения первой втулки относительно вилки угловой передачи; причем вторая втулка расположена в отверстии второго ушка, при этом каждая из первой и второй втулок содержит ободок с концевой поверхностью, которая упирается во внутреннее кольцо и противолежащей поверхностью, которая упирается в первое ушко и второе ушко соответственно; каждая из первой и второй втулки содержит диаметрально противоположные ушки, которые выступают из концевой поверхности ободка, каждое из ушек втулки сочлененно вставлено в соответствующий уступ внутреннего кольца для предотвращения вращения внутреннего кольца относительно первой и второй втулок. второй конец стержня соединения вставлен во внутренний диаметр второй втулки для предотвращения вращения стержня соединения относительно второй втулки. Наружное кольцо содержит вогнутую и сферическую внутреннюю поверхность, при этом внутреннее кольцо содержит выпуклую и сферическую поверхность, выполненную с возможностью вращения внутри вогнутой и сферической внутренней поверхности. Соединение дополнительно содержит зазор между внутренним диаметром первой втулки и диаметром первого конца стержня соединения. Соединение также дополнительно содержит зазор между корпусом второй втулки и отверстием второго ушка. Соединение при этом дополнительно содержит зазор между первым концом стержня соединения и отверстием внутреннего кольца. Головка стержня не выходит за пределы в осевом направлении первой наружной поверхности вилки угловой передачи. Диаметр второго конца стержня соединения меньше, чем диаметр конца стержня соединения. Внутренний диаметр второй втулки меньше, чем внутренний диаметр первой втулки.
Могут быть рассмотрены и другие средства соединения, среди которых можно упомянуть фальцовку, выполняемую между соседними деталями путем отгибания поддающегося деформированию участка одной из этих деталей на другую деталь. Фальцовки могут быть выполнены с усилием, достаточным для того, чтобы одновременно произвести блокировку поступательного движения и блокировку вращательного движения. Эта блокировка гарантируется более надежно, если фальцовка касается только угловых деформируемых участков, которые отгибают в угловые щели соседней детали. В качестве примеров фальцовки могут быть приведены следующие: отгибание кругового выступа на конце стержня на втулку; отгибание язычков втулки в щели стержня или отгибание кругового выступа на конце стержня на одно из ушек вилки.
Некоторые конструктивные решения для данного соединения позволяют дополнительно уменьшить боковой габаритный размер, ограничивая длину части, выступающей за пределы вилки, которая существует после устранения системы винт-гайка. Так, например, когда стержень содержит головку, она может быть размещена в вырезе, выполненном на наружной поверхности ушка вилки, или будет иметь коническую форму, размещаемую в конической полости ушка вилки. В соответствии с другими вариантами стержень содержит головку и одно из ушек вилки содержит выемку, в которую эта головка частично заходит, вместо упора в поверхность ушка вилки. При этом другое средство, а не головка стержня, определяет положение блокировки поступательного движения данного соединения.
Если стержень полностью размещен в расточке ушка вилки, соединение оказывается полностью включенным в вилку и обеспечивается наибольшая экономия пространства.
Наиболее простой вариант реализации отличается тем, что внутреннее кольцо удерживается между головкой стержня и либо одним из ушек вилки, либо перемычкой, располагающейся между внутренним кольцом и одним из ушек вилки.
Предлагаемое изобретение относится также к системе управления лопаточным спрямляющим аппаратом с изменяемым углом установки лопаток, а также к двигателю воздушного судна, снабженного вышеупомянутым соединением. Однако, поскольку указанные система и двигатель практически не имеют отличий от известных конструкций, их подробное описание опущено.
Краткое описание фигур чертежей
Предлагаемое изобретение будет лучше понято из описания нескольких вариантов выполнения соединения, не являющихся ограничительными и приводимых со ссылками на фигуры чертежей, в числе которых:
- Фиг.1 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения в соответствии с предлагаемым изобретением по первому варианту осуществления;
- Фиг.2 представляет собой схематический вид в изометрии внутреннего кольца устройства типа шарового шарнира в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.3 представляет собой схематический вид в изометрии стержня соединения в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.4 представляет собой схематический вид в изометрии двух втулок соединения в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.5 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.6 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения (которое само по себе не соответствует предлагаемому изобретению) согласно третьему варианту осуществления изобретения;
- Фиг.7 представляет собой схематический вид в изометрии в разборе соединения согласно третьему варианту осуществления изобретения;
Фиг.8 представляет собой другой схематический вид в изометрии, демонстрирующий две втулки соединения согласно третьему варианту осуществления изобретения;
Фиг.9 представляет собой другой схематический вид в изометрии соединения согласно третьему варианту осуществления изобретения в предшествующей конфигурации соединения;
- Фиг.10 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.11 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.12 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения в соответствии с шестым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.13 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения в соответствии с седьмым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.14 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения в соответствии с восьмым вариантом осуществления изобретения;
Фигуры с 15 по 17 представляют собой соответственно схематические виды трех вариантов реализации поверхностей блокировки вращательного движения, которые являются общими для шестого, седьмого, восьмого, десятого и четырнадцатого вариантов осуществления изобретения;
- Фиг.18 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения (которое само по себе не соответствует предлагаемому изобретению) согласно девятому варианту осуществления изобретения;
- Фиг.19 представляет собой схематический вид в разборе внутреннего кольца, втулки соединения и стержня соединения согласно девятому варианту осуществления изобретения;
- Фиг.20 представляет собой схематический вид в изометрии согласно девятому варианту осуществления изобретения;
- Фиг.21 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения в соответствии с десятым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.22 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения (которое само по себе не соответствует предлагаемому изобретению) согласно одиннадцатому варианту осуществления изобретения;
- Фиг.23 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения (которое само по себе не соответствует предлагаемому изобретению) согласно двенадцатому варианту осуществления изобретения;
- Фиг.24 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения (которое само по себе не соответствует предлагаемому изобретению) согласно тринадцатому варианту осуществления изобретения;
- Фиг.25 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения в соответствии с четырнадцатым вариантом осуществления изобретения;
- Фиг.26 представляет собой схематический вид в разрезе по продольной плоскости симметрии соединения (которое само по себе не соответствует предлагаемому изобретению) согласно пятнадцатому варианту осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Вначале, со ссылками на приведенные в приложении фигуры, будут описаны элементы, общие для всех вариантов выполнения соединения устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи. В последующем, с целью упрощения термином "соединение" будет обозначаться соединение устройства типа шарового шарнира с вилкой угловой передачи.
Соединение 10 в соответствии с предлагаемым изобретением располагается внутри кожуха 12 (представленного ни фигурах условно), внутренние размеры которого являются фиксированными. В частности, кожух 12 содержит первую внутреннюю поверхность 14 и вторую внутреннюю поверхность 16, располагающиеся друг против друга и параллельные между собой, которые отделены друг от друга фиксированным расстоянием D12. Кожух 12 представляет собой, например, кожух, образующий часть системы управления одной или несколькими ступенями лопаточного спрямляющего аппарата с изменяемым углом установки лопаток.
Соединение 10 содержит вилку 20 и устройство 40 типа шарового шарнира, которые соединены между собой при помощи средств соединения. Эти средства соединения содержат стержень 60 соединения и другие средства соединения, о которых более подробно будет сказано ниже.
Вилка 20 содержит первое ушко 22 вилки, в котором выполнено первое отверстие 24 ушка, и второе ушко 30 вилки, в котором выполнено второе отверстие 32 ушка. Два эти отверстия 24, 32 ушек располагаются на одной линии вдоль направления оси соединения 2.
Вилка 20 содержит первую наружную поверхность 26, которая располагается против первой внутренней поверхности 14 кожуха 12 и на некотором расстоянии D1 от нее, и вторую наружную поверхность 34, которая располагается напротив второй внутренней поверхности 16 кожуха 12 и на некотором расстоянии D2 от нее.
Устройство 40 типа шарового шарнира содержит кронштейн 42, на котором закреплено наружное кольцо 44, также называемое обоймой шарового шарнира, в котором располагается внутреннее кольцо 46, также называемое ядром шарового шарнира. Наружное кольцо 44 содержит внутреннюю вогнутую и сферическую поверхность, которая взаимодействует с выпуклой и сферической наружной поверхностью внутреннего кольца 46 для того, чтобы обеспечить три степени свободы по вращательному движению между наружным кольцом 44 и внутренним кольцом 46. Во внутреннем кольце 46 выполнено отверстие 48 кольца.
Стержень 60 соединения имеет по существу цилиндрический корпус. Стержень 60 содержит первый конец 64 и второй конец 66.
Вилка 20 и устройство 40 типа шарового шарнира соединены между собой при помощи стержня 60 соединения, который последовательно проходит сквозь первое отверстие 24 ушка, отверстие 48 кольца и второе отверстие 32 ушка и располагается вдоль оси 2 соединения.
В вариантах, схематически проиллюстрированных на приведенных в приложении фигурах, стержень 60 соединения имеет размерные параметры, которые определяются таким образом, чтобы его осевая длина L (проиллюстрированная на фиг.3) была не слишком большой, то есть немного превышающей, равной или меньшей, чем расстояние D (проиллюстрированное на фиг.1), которое разделяет первую наружную поверхность 26 и вторую наружную поверхность 34 вилки. Вследствие этого, в том случае, когда стержень 60 соединения располагается в предназначенном для него месте в трех отверстиях 24, 48, 32, он оказывается полностью размещенным между двумя этими наружными поверхностями 26, 34. Иначе говоря, первый конец 62 стержня не выступает или практически не выступает за пределы первой наружной поверхности 26 вилки, а его второй конец 64 не выступает или практически не выступает за пределы второй наружной поверхности 34 вилки.
В дополнение к стержню 60 соединение 10 содержит и другие средства соединения, которые представляют собой:
- средства блокировки осевого поступательного движения стержня 60 вдоль оси соединения 2,
- средства блокировки вращательного движения, которые препятствуют вращению внутреннего кольца 46 относительно стержня 60 вокруг оси соединения 2.
Указанные другие средства соединения полностью размещены между двумя наружными поверхностями 26, 34 вилки 20, то есть ни одно из этих средств соединения не выступает за пределы ни первой наружной поверхности 26 вилки, ни второй наружной поверхности 34 вилки.
Из сказанного выше следует, что расстояние D1, которое разделяет первую наружную поверхность 26 вилки и первую внутреннюю поверхность 14 кожуха 12, может быть сокращено до минимума. Аналогичным образом расстояние D2, которое разделяет вторую наружную поверхность 34 вилки и вторую внутреннюю поверхность 16 кожуха 12, может быть сокращено до минимума. Вследствие этого, для фиксированной величины расстояния D12 между двумя внутренними поверхностями кожуха 12, имеется возможность определить размерные параметры вилки 20 таким образом, чтобы расстояние D между двумя наружными поверхностями 26 и 34 вилки 20 было близким к величине этого расстояния D12.
Ниже будут описаны средства блокировки поступательного движения и средства блокировки вращательного движения согласно каждому варианту реализации соединения 10 в соответствии с предлагаемым изобретением.
Первый вариант осуществления
На фиг.1 схематически представлен в разрезе по продольной плоскости симметрии вид соединения 10 в соответствии с предлагаемым изобретением согласно первому варианту его осуществления.
Первое ушко вилки 22 содержит вырез 38 на своей наружной поверхности, располагающийся против первой внутренней поверхности 14 кожуха 12. Вырез 38 проходит от свободного конца первого ушка 22, пересекает первое отверстие 24 ушка, продолжается за пределы этого отверстия на некоторое расстояние и прерывается, соединяясь с первой наружной поверхностью 26 вилки 20. Вырез 38 имеет на наружной поверхности первого ушка 22 по существу плоскую грань 23, которая является перпендикулярной к продольной плоскости симметрии (то есть к плоскости чертежа, показанного на фиг.1) вилки 20 и параллельной к оси 2 соединения.
Внутреннее кольцо 46 устройства 40 типа шарового шарнира представлено в изометрии на фиг.2. Внутреннее кольцо 46 имеет по существу сферическую форму, в которой выполнено отверстие 48 кольца, и содержит вырезы на двух своих полюсных концах, формируя первую поперечную поверхность 50 кольца и вторую поперечную поверхность 52 кольца, которые являются перпендикулярными к направлению оси отверстия 48 этого кольца. Каждая поперечная поверхность 50, 52 содержит два диаметрально противоположных уступа 54.
Стержень 60 соединения изображен в изометрии на фиг.3. Стержень 60 соединения содержит на своем первом конце 62 головку 66 стержня, которая имеет по существу D-образную форму. Головка 66 стержня имеет по существу плоскую грань 68, параллельную направлению этого стержня 60 соединения. Второй конец 64 этого стержня 60 соединения имеет диаметр, несколько меньший, чем диаметр остальной части этого стержня 60 соединения.
Соединение 10 содержит первую втулку 70 соединения и вторую втулку 80 соединения, которые представлены в изометрии на фиг.4. Две эти втулки 70, 80 соединения оснащены соответственно цилиндрическим корпусом 72, 82 и радиальным концевым круговым выступом 74, 84. При этом каждый круговой выступ 74, 84 содержит на своей стороне, противоположной корпусу 72, 82, два диаметрально противоположных выступа 708.
Ниже со ссылками на фиг.1 будет описан способ монтажа соединения 10.
Первая втулка 70 соединения располагается в первом отверстии 24 ушка со своим круговым выступом 74, ориентированным в направлении второго ушка 30. Вторая втулка 80 соединения располагается во втором отверстии 32 ушка со своим круговым выступом 84, ориентированным в направлении первого ушка 22. Две эти втулки 70, 80 соединения ориентированы вокруг оси 2 соединения таким образом, чтобы их соответствующие выступы 708 располагались друг против друга.
Затем устройство 40 типа шарового шарнира вводится между ушками 22, 30 вилки 20 таким образом, чтобы внутреннее кольцо 46 оказалось позиционированным между двумя круговыми выступами 74, 84 втулок 70, 80 соединения и чтобы четыре выступа 708 двух втулок 70, 80 оказались соответственно в четырех уступах 54, выполненных во внутреннем кольце 46, и таким образом, чтобы отверстие 48 внутреннего кольца располагалось на одной линии с двумя отверстиями 24, 32 ушек.
После этого стержень 60 соединения вводится своим вторым концом 64 в первую втулку 70, затем в отверстие 48 внутреннего кольца и далее во вторую втулку 80 вдоль направления оси 2 соединения вплоть до того момента, когда головка 66 этого стержня войдет в упор с вырезом 38. При этом стержень 60 соединения ориентируется относительно оси 2 соединения таким образом, чтобы плоская грань 68 головки 66 этого стержня оказалась параллельной плоской грани 23 выреза 38.
Размеры головки 66 стержня и выреза 38 выбираются такими, чтобы плоская грань 68 головки 66 стержня упиралась в плоскую грань 23 выреза 38.
Размеры головки 66 стержня и выреза 38 также выбираются такими, чтобы головка 66 стержня не выступала за пределы первой наружной поверхности 26 вилки 20.
Размеры стержня 60 соединения также выбираются такими, чтобы его второй конец 64 не выступал за пределы второй наружной поверхности 34 вилки 20, или незначительно выступал за ее пределы.
Размеры двух втулок 70, 80 соединения определяются таким образом, чтобы две поперечные поверхности 50, 52 внутреннего кольца 46 входили в упор с их круговыми выступами 74, 84. Выступы 708 втулок 70, 80 и уступы 54 внутреннего кольца 46 сформированы таким образом и имеют такие размеры, чтобы эти выступы 708 входили в зацепление с уступами 54 и препятствовали осевому вращению между внутренним кольцом 46 и каждой из двух втулок 70, 80.
Размеры двух втулок 70, 80 определяются также таким образом, чтобы высота корпуса 72 первой втулки 70 соединения была меньшей или по существу равной высоте первого ушка 22 вилки 20 на уровне упомянутого выреза с тем, чтобы головка стержня 68 имела возможность войти в упор с вырезом 38.
Внутренний диаметр корпуса 84 второй втулки 80 соединения имеет величину, меньшую, чем величина внутреннего диаметра корпуса 72 первой втулки 70 соединения, по существу аналогичным образом с изменением диаметра между вторым концом 64 стержня и первым концом 62 этого стержня.
Внутренний диаметр первой втулки 70 и диаметр части стержня 60, имеющей наибольший диаметр, имеют величину, которая определяется таким образом, чтобы реализовать первое точное скользящее крепление А1, например, нормализованного типа Н7g6, между двумя деталями 60, 70.
Корпус 72 первой втулки 70 и первое отверстие 24 первого ушка 22 имеют размеры, которые определяются таким образом, чтобы реализовать второе стягиваемое средство крепления А2, например, нормализованного типа Н7р6, между двумя этими деталями 22, 70.
Второй конец 64 стержня 60 соединения и внутренний диаметр второй втулки 80 соединения имеют размеры, позволяющие реализовать третье стягиваемое средство крепления A3, например, нормализованного типа Н7р6, между двумя этими деталями 60, 80.
Корпус 82 второй втулки 80 и второе отверстие 32 второго ушка 30 имеют размеры, позволяющие обеспечить возможность использования четвертого точного скользящего крепления А4, например, нормализованного типа Н7д6, между двумя деталями 22, 80.
Часть стержня 60 соединения, имеющая наибольший диаметр, и отверстие 48 внутреннего кольца 46 имеют размерные параметры, позволяющие использовать пятое средство точного скользящего крепления А5, например, нормализованного типа Н7g6, между двумя деталями 46, 60.
Соединение 10 согласно первому варианту выполнения содержит средства блокировки поступательного движения стержня 60 соединения по отношению к вилке 20, которые представляют собой головку 66 стержня и взаимодействующий с этой головкой вырез 38.
Соединение 10 содержит средства блокировки вращательного движения, предназначенные для того, чтобы предотвратить вращение внутреннего кольца 46 по отношению к стержню 60 соединения относительно оси соединения 2.
Средства блокировки вращательного движения содержат первые средства блокировки вращательного движения внутреннего кольца 46 по отношению к каждой из втулок 70, 80 соединения, которые представляют собой выступы 708 и уступы 54, взаимодействующие между собой.
Средства блокировки вращательного движения содержат также вторые средства блокировки вращательного движения стержня 60 соединения по отношению к второй втулке 80 соединения, которые представляют собой стягиваемое средство крепления между двумя этими деталями.
Средства блокировки вращательного движения содержат также третьи средства блокировки вращательного движения первой втулки 70 соединения по отношению к вилке 20, которые представляют собой стягиваемое средство крепления между первой втулкой 70 соединения и первым ушком 22.
Соединение 10 дополнительно содержит четвертые средства блокировки вращательного движения стержня 60 соединения по отношению к вилке 20 относительно оси соединения 2, которые представляют собой плоские грани 68 и 23, взаимодействующие между собой. Эти четвертые средства блокировки вращательного движения обеспечивают подкрепление третьих средств блокировки вращательного движения.
Средства крепления, такие как средства А1-А5, представляют собой сочетание стягиваемых средств крепления, предназначенных для введения необходимых блокировок вращательного движения, и точных скользящих средств крепления, предназначенных для обеспечения возможности удобного монтажа, но без опасности возникновения смещения центра внутреннего кольца 46 и ошибки в передаче движения.
В других вариантах также используется пятое скользящее средство крепления А5 для устранения заедания внутреннего кольца 46 на стержне 60 соединения.
Осевое стягивание системы реализуется на конечной стадии монтажа путем максимально возможного сближения второй втулки 80 с головкой 66 стержня и удержания этой головки стержня в упоре в поверхность выреза 38. Вторая втулка 80 при этом скользит во втором отверстии 32 ушка, оставляя окончательный зазор J, измеренный в направлении оси 2 между вторым ушком 30 и ободком 81 втулки 80. Внутреннее кольцо 46 в конечном счете оказывается сжатым между ободками 71 и 81 втулок 70 и 80, ориентированных одна в направлении другой, причем ободок 71 первой втулки 70 упирается в первое ушко 22 и стягивание в третьем средстве крепления A3 удерживает систему в этом положении.
Следует учесть, что второе средство крепления А2 было стянутым. Имеется возможность выбрать это средство крепления точно подогнанным и скользящим, поскольку вращательные движения первой втулки 70 предотвращаются выступами 708, стягиванием третьего средства крепления A3 и упором между гранями 68 и 222.
Другие варианты осуществления
В дальнейшем аналогичные элементы в различных вариантах осуществления изобретения будут обозначены одними и теми же цифровыми позициями, но увеличенными соответственно на 200, 300 и т.д.
Второй вариант осуществления предлагаемого изобретения схематически представлен на фиг.5. Этот вариант в значительной степени идентичен предшествующему варианту, вследствие чего будут в основном освещены оригинальные элементы. Таким образом, внутреннее кольцо 246 является таким же, как и в предшествующем варианте. Стержень 260 содержит головку 266, лишенную плоской опорной грани, такой как плоская грань 68, обеспечивающая блокировку вращательного движения; напротив, эта головка может быть совершенно круглой. Первая втулка, обозначенная позицией 270, содержит аналогичное средство, а именно плоскую грань 273, на некоторой части периметра ободка 271; плоская грань 273 опирается на плоскую грань 275, сформированную в донной части второго выреза 277, который выполнен в первом ушке 222 в противоположность вырезу 238, подобному вырезу, который уже был описан выше и был обозначен позицией 38. Средства крепления А1-А5 являются идентичными описанным выше, то есть средство крепления A3 между концом (здесь 264) стержня (здесь 260) и второй втулкой (здесь 280) является стягиваемым, а другие средства крепления могут быть скользящими, даже если имеется возможность выбрать стягивание для второго средства крепления А2 между первым ушком 222 и первой втулкой 270, как в предшествующем варианте. Концентричность механических систем оказывается даже лучшей, если второе средство крепления А2 является стягиваемым.
Третий вариант выполнения, схематически представленный на фигурах 6, 7, 8 и 9, подразумевает использование стержня 360 соединения и первое ушко 322 не нуждается в формировании в нем какого-либо выреза. Первая втулка 370 снабжена поддающимися деформированию язычками 371 с наружной стороны первого ушка 322, ориентированными в направлении оси 2, которые можно отогнуть в боковом направлении навстречу друг другу на скошенные щели 361 в головке 366 стержня таким образом, чтобы реализовать фальцовку. Аналогичным образом противоположный конец стержня 360 содержит имеющий уменьшенную толщину участок 363, являющийся следствием формирования отверстия 365, заходящего на некоторую глубину в стержень 360, причем участок 363 может быть отогнут на скошенную кромку 381, сформированную на внутренней поверхности второй втулки 380, с наружной стороны второго ушка 330. Это двойное стягивание обеспечивает блокировку вращательного и поступательного движения стержня 360 относительно втулок 370 и 380. Средство крепления А2 является стягиваемым или скользящим. Повороты системы, образованной стержнем 360, втулками 370 и 380 и внутренним кольцом 46, предотвращаются путем упора плоских граней 391 головки 366 стержня в небольшой выступ 392 первого ушка 322 (см. фиг.9). Средство крепления A3 является стягиваемым для удержания втулки 280, ориентация которой идентична ориентации втулки 270. Другие средства крепления А1, А4 и А5 являются скользящими, как и в предыдущем варианте выполнения. Втулка 370, а также концы стержня 360, должны несколько меньше выступать наружу по отношению к ушкам 322 и 330 для того, чтобы фальцовочный инструмент легко их достигал. Внутреннее кольцо 346 является таким же, как и в предшествующих вариантах выполнения.
Четвертый вариант выполнения схематически проиллюстрированный на фиг.10, объединяет в себе характеристики двух предшествующих вариантов, а именно использование фальцовки, подобной фальцовке, описанной в третьем варианте, и взаимодействие концевой плоской грани 473, сформированной на ободке 471 первой втулки 470, с соответствующей плоской гранью 475, выполненной в донной части выреза 477, сформированного на внутренней поверхности первого ушка 422. Средства крепления А2 и A3 являются стягиваемыми, а три другие средства крепления А1, А4 и А5 выполнены скользящими.
Пятый вариант схематически проиллюстрирован на фиг.11 в качестве подварианта четвертого варианта выполнения, но совместимый и с другими предшествующими вариантами: он отличается тем, что стержень 560 содержит головку 566, которая не является плоской, но имеет коническую форму с плоской верхней поверхностью 567 и нижней поверхностью 569, опирающейся на скошенную кромку 571, сформированную на наружном конце отверстия 524 первого ушка 522. Здесь используются те же средства крепления, что и в предыдущем варианте. Преимущество этого технического решения состоит в том, что предлагаемое соединение является более компактным, поскольку головка 566 стержня лишь незначительно выступает за пределы наружной поверхности первого ушка 522.
Шестой вариант выполнения схематически проиллюстрирован на фиг.12. Здесь втулка, называвшаяся в предшествующих вариантах первой втулкой и располагавшаяся со стороны головки стержня, больше не используется, и стержень 660 соединения вставляется непосредственно в отверстие 624 первого ушка 622. Внутреннее кольцо 646 продолжается на своем верхнем полюсном конце ободком 647, находящимся в контакте с внутренней поверхностью первого ушка 622 и снабженным на некоторой части своего периметра плоской гранью 649, которая располагается против плоской грани, сформированной в донной части выреза 677, выполненного в первом ушке 622. Это устройство блокировки по вращательному движению между вилкой и внутренним кольцом 646 имеет сходство с устройством, которое уже было использовано, например, во втором варианте выполнения между первой втулкой 270 и вилкой.
Стержень 660 содержит коническую головку 666, вставленную в скошенную кромку 671, сформированную в первом ушке 622, и немного выступающую над его поверхностью, чтобы ограничить габаритные размеры соединения. И наконец, остальная часть этого устройства подобна, например, устройству по первому варианту выполнения, с втулкой 680, подобной второй втулке 80, и имеющим уменьшенную толщину концом 664 стержня 660, входящим во втулку 680.
Средства крепления А1 и А2 из предшествующих вариантов выполнения заменены на средство крепления А6 между стержнем 660 и отверстием 624 первого ушка 622. Средство крепления A3 остается стягиваемым, а другие средства крепления А4, А5 и А6 являются скользящими. Поворотное движение элементов системы предотвращается при помощи упора между плоскими гранями 649 и 675, при помощи выступов между внутренним кольцом 646 и втулкой 680 (они подобны выступам, описанным в первом варианте), и при помощи стягивания средства крепления A3, тогда как удержание от поступательного движения обеспечивается при помощи упора ободка 681 втулки 680 во внутреннее кольцо 646, при помощи упора внутреннего кольца 646 в донную часть выреза 677 ободком 647 и при помощи упора головки 666 в донную часть скошенного среза 671.
Седьмой вариант схематически проиллюстрирован на фиг.13 и представляет собой шестой вариант выполнения: в соответствии с которым втулка 680 с ободком заменена на втулку 780 без ободка. Стержень 760 содержит закраину 763 фальцовки на своем нижнем конце, благодаря выполнению операции сверления отверстия 765, на достаточной высоте. Закраина 763 фальцовки проталкивается во втулку 780, которая снабжена нижней скошенной кромкой 781 на своей внутренней поверхности. Фальцовка и стягиваемое средство крепления между частью 764 стержня в месте расположения втулки 780 и этой втулкой в данном случае в еще большей степени усиливает связь между втулкой 780 и стержнем 760, противодействующую вращательному движению или поступательному движению.
Восьмой вариант схематически проиллюстрирован на фиг.14 и отличается от предшествующего тем, что больше не используется втулка. Фальцовка стержня 860 осуществляется путем проталкивания закраины 863, размещенной аналогично закраине 763, в скошенную кромку 831, выполненную на наружном конце отверстия 832 второго ушка 830. Средства крепления A3 и А4 заменены здесь на единственное стягиваемое средство крепления А7, установленное между стержнем 860 и отверстием 832 второго ушка 830; оба эти средства крепления А5 и А6 являются скользящими.
Стержень 860 удерживается от вращательного и поступательного движения с достаточным усилием между его головкой и средством фальцовки, и внутреннее кольцо 846 в данном случае содержит ободок 849, опирающийся на внутреннюю поверхность второго ушка 830. Техническое решение, состоящее в блокировке при помощи плоской грани, подобно техническому решению, использованному в шестом и седьмом вариантах выполнения, обеспечивает блокировку внутреннего кольца 846. В этом варианте допускают, что внутреннее кольцо 846 будет удерживаться непосредственно между ушками 822 и 830 вилки. На фигурах 15, 16 и 17 проиллюстрированы некоторые возможные формы реализации внутреннего кольца 846 которые можно придать также и внутренним кольцам 646 и 746, соответствующим описанным выше шестому и седьмому вариантам выполнения.
Все эти формы выполнения содержат ободки 847, выполненные на полюсах сферы, там, где она является усеченной, и вырезы, сформированные на этих ободках 847. Вырезы служат для формирования плоской грани блокировки вращательного движения. Только один из двух ободков 847 должен быть вырезанным, но полезно обеспечить такие вырезы и на обоих ободках для того, чтобы придать дополнительную возможность монтажа, что и проиллюстрировано на упомянутых фигурах.
Как это можно видеть на фиг.15, плоская грань 887 механически обработана на некоторой части окружности ободка 847 и скошенная кромка 889 добавлена в зоне соединения этой плоской грани 887 с верхней поверхностью ободка 847 для того, чтобы устранить острое ребро и избавиться от радиуса соединения R, сформированного в донной части выреза, выполненного в первом ушке 822 (этот вырез проиллюстрирован на фиг.14). Как показано на фиг.16, обеспечивают дополнительную механическую обработку верхней поверхности ободка 847 для того, чтобы сформировать на нем верхний уступ 883; такое конструктивное решение рекомендуется использовать в том случае, когда существующая толщина ободка 847 является слишком малой возле скошенной кромки 889 в варианте выполнения согласно фиг.15. И наконец, на фиг.17 представлен вариант, когда ободок 847 имеет толщину, слишком малую для того, чтобы применить к нему предшествующие варианты выполнения, в этом случае упомянутый ободок механически обрабатывается на всей своей толщине, оказывается открытым и плоская грань 887 заменяется на пару плоских граней 885 несколько меньшего размера, отделенных друг от друга и располагающихся в продолжении одной общей плоскости; при этом, как и в предшествующих вариантах реализации, скошенные кромки 891 выполнены в зонах соединения плоских граней 895 с верхней поверхностью ободка 847.
Девятый вариант выполнения схематически проиллюстрирован на фигурах 18, 19 и 20. Здесь предлагаемое устройство содержит, в дополнение к вилке, стержень 960, внутреннее кольцо 946, наружное кольцо 944 и втулку 970. Стержень 960 содержит головку 966, помещенную в отверстие первого ушка 922 вилки и располагающуюся на одном уровне с его поверхностью для того, чтобы уменьшить габаритные размеры этого устройства. Стержень 960 содержит на своем противоположном конце закраину 963, подлежащую фальцовке на скошенной кромке 931 второго ушка 930. Стержень 960 содержит две последовательно расположенные круглые опорные поверхности 955 и 957, опирающиеся соответственно на отверстия втулки 970 внутреннего кольца 946 и второго ушка 930. Втулка 970 также вставлена в отверстие первого ушка 922. Средства крепления, представленные на этих опорных поверхностях 955 и 957, а также между втулкой 970 и первым ушком 922, обозначены позициями А1, А2, А5 и А7 в соответствии с различными описанными выше вариантами выполнения. Средство крепления А1 представляет собой стягиваемое средство крепления, а средства крепления А2, А5 и А7 являются скользящими. Внутреннее кольцо содержит две круглые и плоские концевые поверхности 950 и 952, соответственно находящиеся в упоре во втулку 970 и во внутреннюю поверхность второго внутреннего ушка 930. При этом, поскольку втулка 970 упирается в головку 966, система оказывается блокированной по поступательному движению и удерживается на своем месте при помощи фальцовки.
Блокировка вращательного движения внутреннего кольца 946 и других элементов системы обеспечивается при помощи средства крепления А1, а также при помощи выступов 975 и 977, выполненных на двух противоположных концевых поверхностях втулки 970, которые входят, для выступов 977, в выемки 954, выполненные во внутреннем кольце 946 (см. фиг.19), и, для выступов 975, в выемки 967, выполненные в головке 966 стержня, своим внутренним участком (см. фиг.19), и в канавки 991, выполненные в первом ушке 922, своим наружным участком (см. фиг.20).
Десятый вариант выполнения соединения, схематически проиллюстрированный на фиг.21, отличается от предшествующих и имеет в своем составе по существу гладкий стержень 1060, не содержащий головки и втулок. Внутреннее кольцо 1046 представляет собой так называемое ядро с большими отклонениями наружного кольца, которое содержит противоположные друг другу ободки 1047, 1051, снабженные периферийными плоскими гранями 1049 и 1053, которые упираются в соответствующие плоские грани 675 и 679, выполненные в донной части вырезов 1077 и 1081, сформированных на внутренних поверхностях ушек 1022 и 1030. Здесь также можно видеть средства крепления А5, А6 и А7, аналогичные другим, уже встречавшимся в предшествующих вариантах средствам крепления, между стержнем 1060, отверстиями ушек 1022 и 1030 и внутренним кольцом 1046. Средство крепления А7 между дистальным концом стержня 1060 второго ушка 1030 является стягиваемым, а два других средства крепления являются скользящими. Стержень 1060 удерживается во втором ушке 1030 и внутреннее кольцо 1046 удерживается от поступательного движения между двумя ушками 1022 и 1030; на внутренние поверхности которых это внутреннее кольцо опирается при помощи надлежащего скользящего средства крепления. Вращение внутреннего кольца 1046 блокируется при помощи взаимных контактов между плоскими гранями 1049 и 1053.
Одиннадцатый вариант выполнения описан ниже со ссылками на фиг.22. Этот вариант выполнения аналогичен девятому, однако в нем дополнительно используется втулка 1170, заклиненная в отверстии ушек вилки между головкой 1166 стержня, полностью погруженной в это отверстие, и внутренним кольцом 1146, если только кольцо 1180 вводится вокруг стержня и удерживается между внутренним кольцом 1146 и вторым ушком 1130 вилки. Здесь средства крепления и их характеристики являются идентичными. Кольцо 1189 служит перемычкой, предназначенной для того, чтобы придать внутреннему кольцу 1146 лучшее положение, центрированное в вилке в направлении оси 2.
Двенадцатый вариант выполнения описан ниже со ссылками на фиг.23. Этот вариант отличается от предшествующего тем, что втулка заменена на массивную головку 1266 стержня 1260, которая снабжена плоской поверхностью 1267, перпендикулярной по отношению к оси 2 и опирающейся на плоскую полярную поверхность внутреннего кольца 1246. Здесь можно видеть средства крепления, аналогичные средствам крепления, уже встречавшимся в предшествующих вариантах и обозначенным позициями А5, А6 и А7, в которых средство крепления А7, располагающееся между стержнем 1260 и отверстием ушка, противоположным головке 1266 стержня, является стягиваемым, а другие средства крепления являются скользящими. Вращательное движение может быть заблокировано только путем обеспечения сжатия внутреннего кольца 1246 против стержня 1266 и промежуточного кольца 1280 (аналогичного кольцу 1180 по предшествующему варианту), и удержания системы на месте при помощи фальцовки на торце стержня 1266.
Тринадцатый вариант выполнения описан ниже со ссылками на фиг.24. Здесь промежуточное кольцо не используется и внутреннее кольцо 1346 снабжено двумя противоположными друг другу ободками 1347 и 1351 для того, чтобы обеспечить опору на головку 1366 стержня и на второе ушко 1330 вилки. Здесь также используются средства крепления, подобные описанным в предшествующих вариантах.
Четырнадцатый вариант выполнения описан ниже со ссылками на фиг.25. Здесь расположение внутреннего кольца 1466 подобно его расположению, представленному на фиг.21, с использованием на его полярных концах пары ободков 1447 и 1451, каждый из которых снабжен плоской гранью 1449 или 1453, обеспечивающей блокировку вращательного движения в результате взаимодействия с соответствующей плоской гранью, выполненной в донной части выреза, сформированного в примыкающем ушке вилки. Ободки 1647 и 1451 упираются соответственно в головку 1466 стержня и во второе ушко 1430 вилки. Стержень 1460 имеет отличия и напоминает скорее стержень, представленный на фиг.23, имеющий массивную головку 1466 стержня, опирающуюся на конец ободка 1447, и закраину, подлежащую фальцовке на скошенной кромке ушка вилки, противоположного головке 1466 стержня. Такое расположение позволяет устранить удержание внутреннего кольца 1246 между двумя ушками вилки. Используемые здесь средства крепления подобны средствам крепления, показанным на фиг.23. Блокировки поступательного и вращательного движения обеспечиваются путем стягивания средства крепления на конце стержня 1460 при помощи фальцовки и при помощи плоских граней.
Пятнадцатый вариант выполнения описан ниже со ссылками на фиг.26. Этот вариант соответствует наиболее простой концепции с использованием стержня 1560, не содержащего головки и вставленного непосредственно в отверстия 1524 и 1532 ушек 1522 и 1530, и где внутреннее кольцо 1546 удерживается в осевом направлении между внутренними поверхностями двух ушек, опираясь на эти поверхности при помощи своих гладких поверхностей, то есть поверхностей, не содержащих ободков или выступов. Обычное внутреннее кольцо представлено так, как и в других вариантах, в частности во втором варианте; внутреннее кольцо с боковыми ободками, или так называемое ядро с большим отклонением, здесь также может быть использовано. Как и в других вариантах выполнения этого типа, где внутреннее кольцо устанавливается непосредственно между двумя ушками вилки, например в восьмом варианте, средство крепления внутреннего кольца 1546 на стержне 1560 является немного скользящим и внутреннее кольцо 1546 удерживается в осевом направлении при помощи точного средства крепления, такого, например, как средство крепления нормализованного типа Н7g6 или H7h6, между ушками 1522 и 1530 вилок. Стержень 1560 удерживается в одном из отверстий, например в отверстии 1532, ушка вилки при помощи стягиваемого средства крепления, которое фиксирует этот стержень на предназначенном для него месте. В таких конструкциях стержень 1560 может быть полностью заключенным в вилке, не выступая за ее пределы на поверхности ушек, что представляет определенное преимущество, которое может компенсировать определенную неточность удержания внутреннего кольца 1546. Кроме того, такая система оказывается очень простой в изготовлении.
Во всех вариантах выполнения, начиная с девятого, стержень полностью содержится внутри двух отверстий ушек вилки. Такие варианты монтажа обладают наименьшими габаритными размерами, то есть являются наиболее компактными. Это означает, что во всех случаях, о которых здесь идет речь, стержень может быть полностью заключен внутри габаритных размеров ушек вилки в условиях принятия габаритных размеров, немного превышающих размеры вилки передаточной системы.
Все варианты выполнения соединения, которые были описаны выше, могут быть выполнены, например, в различных сочетаниях друг с другом.