Уплотнительное кольцо

Полезная модель относится к узлам и деталям машин транспортного машиностроения, а именно к устройствам, обеспечивающим герметизацию внутренней полости от атмосферы между подвижными относительно друг друга деталями, конкретней, герметизации полости одной детали промежуточного  приводного вала между коробкой передач и раздаточной коробкой с размещенным в этой полости элементом другой детали.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является уплотнительное кольцо (уплотнитель – поз. 39 центрирующего кольца - поз. 40) конструкции уплотнения («Автомобили ВАЗ-21213, ВАЗ-21214.Альбом плакатов. Тольятти, РОССИЯ, АО АВТОВАЗ 2001г., стр.14 поз.39, стр.15, выполненное прямоугольного сечения, с кольцевыми выемками – на заднем торце для размещения пружины, и на переднем торце для уменьшения осевой жесткости. На наружной боковой цилиндрической поверхности уплотнительного кольца выполнены уплотняющие кольцевые элементы, в сечении представляющие низкого профиля треугольники с остроугольными вершинами. Уплотняющие элементы на переднем торце уплотнительного кольца отсутствуют. Уплотнительное кольцо, предназначенное для уплотнения (изоляции от внешней среды (атмосферы) соединения центрирующего кольца (установленного на конце вторичного вала коробки передач) с боковой образующей поверхностью цилиндрического центрирующего отверстия наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала (т.е. фактически уплотнительное кольцо предназначенное для изоляции от внешней среды центрирующее отверстия наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала с расположенным в нем центрирующим кольцом), и поджимаемое (уплотнительное кольцо) к наружному фланцу эластичной муфты промежуточного карданного вала посредством поджимающей цилиндрической пружины. Точнее, уплотнительное кольцо расположено внутренней боковой поверхностью своего центрального отверстия на цилиндрическом  центрирующем пояске гайки, крепящей внутренний фланец эластичной муфты на вторичном вале коробки передач, и расположено, при установки наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала, в цилиндрической проточке наружного фланца эластичной муфты, переходящей (цилиндрической проточке) в цилиндрическое центрирующее отверстие, в котором располагается центрирующие кольцо, что обеспечивает защиту внутреннего объема цилиндрического центрирующего отверстия (с расположенным в нем центрирующим кольцом) от попадания из атмосферы пыли и влаги.
Низкий профиль сечения уплотняющих кольцевых элементов на наружной боковой цилиндрической поверхности уплотнительного кольца конструкции уплотнения не позволяет им легко деформироваться, что создает повышенное сопротивление при запрессовке кольца в цилиндрическую проточку наружного фланца эластичной муфты, из-за чего, в конструкции уплотнения соединения установленного на конце вторичного вала коробки передач центрирующего кольца с боковой образующей поверхностью цилиндрического центрирующего отверстия наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала вынуждено применяется поджимающая цилиндрической пружина.
Из-за наличия поджимающей цилиндрической пружины в конструкции уплотнения она является излишне сложной, что усложняет и конструкцию самого уплотнительного кольца из-за выполнения на его переднем торце кольцевой выемки для уменьшения осевой жесткости и из-за выполнения на заднем торце кольцевой выемки для размещения пружины, для которой на гайке вторичного вала коробки передач приходится выполнять дополнительную проточку – что дополнительно усложняет конструкции уплотнения.
Из-за отсутствия на переднем торце уплотнительного кольца уплотняющих элементов, снижается надежность уплотнения соединения центрирующего кольца с боковой образующей поверхностью цилиндрического центрирующего отверстия наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала, а также есть риск поджатия внутренней части переднего торца уплотнительного кольца торцом наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала, что может привести к осевой деформации эластичной муфты промежуточного вала. Также, из-за монолитной конструкции уплотнительного кольца, при его сжатии происходит радиальное его расширение, что, из-за небольшого радиального зазора в цилиндрической проточке наружного фланца эластичной муфты, приводит не только к плотному прилеганию уплотнительного кольца к цилиндрической проточке наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала, но и даже к выдавливанию материала уплотнительного кольца наружу из цилиндрической проточки наружного фланца эластичной муфты. Практически, происходит «вторичное центрирование» наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала по менее точным деталям (гайке и деформированному уплотнительному кольцу), причем из-за более высокой жесткости деформированного уплотнительного кольца, по сравнению с центрирующим кольцом, фактическое центрирование наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала относительно вторичного вала коробки передач оказывается именно по деформированному уплотнительному кольцу, установленному на цилиндрическом  центрирующем пояске гайки. Это приводит к повышенному биению промежуточного карданного вала, что ведет к вибрациям в трансмиссии.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в создании уплотнительного кольца обеспечивающего гарантированное уплотнение центрирующего отверстия наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала с расположенным в нем центрирующим кольцом с одновременным исключением возможности «вторичного центрирования» по нему этого наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала и, как следствие, исключения возможности повышенного биения промежуточного карданного вала и вибраций в трансмиссии.
Указанный технический результат достигается тем, что в уплотнительном кольце, выполненном из упругого эластичного материала с основной частью четырехугольного профиля в поперечном сечении и с боковыми уплотняющими кольцевыми элементами на наружной боковой поверхности основной его части и предназначенным для расположения в цилиндрической проточке наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала для уплотнения центрирующего отверстия этого фланца с расположенным в нем центрирующим кольцом вторичного вала коробки передач и для установки внутренней боковой поверхностью своего центрального отверстия на цилиндрическом  центрирующем пояске гайки вторичного вала коробки передач,  согласно   полезной   модели,  основная часть уплотнительного кольца выполнена цельной в любом поперечном сечении, на одном из торцов которой выполнен торцевой уплотняющий кольцевой элемент, наружная боковая поверхность которого в поперечном сечении переходит в наружную боковую поверхность основной части уплотнительного кольца, а каждый боковой уплотняющий кольцевой элемент выполнен в поперечном сечении с соотношением его высоты к его максимальной ширине в диапазоне от 3,5 до 5,5.
В частном случае, торцевой уплотняющий кольцевой элемент уплотнительного кольца выполнен трапецеидальной формы.
В частном случае, торцевой уплотняющий кольцевой элемент уплотнительного кольца выполнен в поперечном сечении с соотношением его высоты к его максимальной ширине в диапазоне от 3,5 до 5,5.
В частном случае, боковые уплотняющие кольцевые элементы уплотнительного кольца выполнены трапецеидальной формы.
В частном случае, уплотнительное кольцо выполнено с тремя боковыми уплотняющими кольцевыми элементами.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется на чертеже:
Фиг. 1. – уплотнительное кольцо, расположенное в цилиндрической проточке наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала и установленное внутренней боковой поверхностью своего центрального отверстия на цилиндрическом центрирующем пояске гайки вторичного вала коробки передач, общий вид;
Фиг. 2. – уплотнительное кольцо, отдельный вид.
Уплотнительное кольцо 1, выполненное из упругого эластичного материала с основной частью 2 четырехугольного профиля в поперечном сечении и с боковыми уплотняющими кольцевыми элементами 3 на наружной боковой поверхности 4 основной его части 2.
Уплотнительное кольцо 1 предназначено для расположения в цилиндрической проточке 5 наружного фланца 6 эластичной муфты 7 промежуточного карданного вала 8 для уплотнения центрирующего отверстия 9 этого фланца 6 с расположенным в нем (в отверстии 9) центрирующим кольцом 10 вторичного вала 11 коробки передач 12 и для установки внутренней боковой поверхностью 13 своего центрального отверстия 14 на цилиндрическом  центрирующем пояске 15 гайки 16 вторичного вала 11 коробки передач 12.
Основная часть 2 уплотнительного кольца 1 выполнена цельной в любом поперечном сечении, на одном из торцов которой, а именно (относительно коробки передач 12) на наружном торце 17, выполнен торцевой уплотняющий кольцевой элемент 18, наружная боковая поверхность 19 которого в поперечном сечении переходит в наружную боковую поверхность 4 основной части 2 уплотнительного кольца 1, а каждый боковой уплотняющий кольцевой элемент 3 выполнен в поперечном сечении с соотношением его высоты «h1» к его максимальной ширине «s1» в диапазоне от 3,5 до 5,5.
В частном случае, торцевой уплотняющий кольцевой элемент 18 уплотнительного кольца 1 выполнен трапецеидальной формы.
В частном случае, торцевой уплотняющий кольцевой элемент 18 уплотнительного кольца 1 выполнен в поперечном сечении с соотношением его высоты «h2» к его максимальной ширине «s2» в диапазоне от 3,5 до 5,5.
В частном случае, боковые уплотняющие кольцевые элементы 3 уплотнительного кольца 1 выполнены трапецеидальной формы.
В частном случае, уплотнительное кольцо 1 выполнено с тремя боковыми уплотняющими кольцевыми элементами 3.
При установки уплотнительного кольца 1 на цилиндрическом  центрирующем пояске 15 гайки 16 вторичного вала 11 коробки передач 12 и, одновременно, в цилиндрической проточке 5 наружного фланца 6 эластичной муфты 7 промежуточного карданного вала 8, сминаемый торцевой уплотняющий кольцевой элемент 18 кольца 1 прижимается к внутренней торцевой поверхности 20 цилиндрической проточки 5 наружного фланца 6, обеспечивая отсутствие сползания уплотнительного кольца 1 с цилиндрического центрирующего пояска 15 гайки 16 вторичного вала 11 коробки передач 12, а сминаемые боковые уплотняющие кольцевые элементы 3 обеспечивают уплотнение в цилиндрической проточке 5 наружного фланца 6 и, как следствие, обеспечивается уплотнение центрирующего отверстия 9 этого фланца 6 с расположенным в нем центрирующим кольцом 10 вторичного вала 11 коробки передач 12.
Причем, при смятии и прижатии торцевого уплотняющего кольцевого элемента 18 уплотнительного кольца 1 к внутренней торцевой поверхности 20 цилиндрической проточки 5 наружного фланца 6, благодаря тому, что во-первых - сам элемент 18  выполнен в едином числе, а во-вторых - что его наружная боковая поверхность 19 переходит в наружную боковую поверхность 4 основной части 2 уплотнительного кольца 1, а она (наружная боковая поверхность 4) расположена (благодаря выполнению на ней боковых уплотняющих кольцевых элементов 3 с достаточно большой высотой «h1» относительно их ширины «s1») с достаточно большим радиальным зазором «А» в поперечном сечении от внутренней боковой поверхности 21 цилиндрической проточки 5 наружного фланца 6 эластичной муфты 7 промежуточного карданного вала 8) – что в сумме автоматически располагает  элемент 18, при монтаже, прижатым к средней области внутренней торцевой поверхности 20 цилиндрической проточки 5 наружного фланца 6 (т.е. в средней области внутренней торцевой поверхности 20 цилиндрической проточки 5 между диаметрами внутренней боковой поверхности 21 цилиндрической проточки 5 наружного фланца 6 и внутренней боковой поверхности 22 центрирующего отверстия 9 фланца 6), а это позволяет ему (элементу 18) сминаться участками (некоторыми внутрь, некоторыми наружу) на достаточно широкой площади внутренней торцевой поверхности 20 цилиндрической проточки 5, что позволяет обеспечить гарантированный зазор «Б» (см. Фиг. 1) между внутренней торцевой поверхностью 20 цилиндрической проточки 5 наружного фланца 6 и наружным торцом 17 уплотнительного кольца 1, что предотвращает зажатие его между этим торцом 17 и гайкой 16, и тем самым, исключает возможность осевой деформации эластичной муфты 7 промежуточного карданного вала 8 (что присуще прототипу).
Кроме того, образуемый после монтажа уплотнительного кольца 1 (при монтаже промежуточного карданного вала в целом) радиальный зазор «А» между наружной боковой поверхностью 4 основной его части 2 и внутренней боковой поверхностью 21 цилиндрической проточки 5 наружного фланца 6 эластичной муфты 7 промежуточного карданного вала 8 (образуемый за счет выполнения на боковой поверхности 4 основной части 2 кольца 1 уплотняющих кольцевых элементов 3 в поперечном сечением с соотношением высоты «h1» к максимальной ширине «s1» в диапазоне от 3,5 до 5,5) исключает, присущее прототипу, плотное прилегание кольца 1 к внутренней боковой поверхности 21 цилиндрической проточки 5 наружного фланца 6 эластичной муфты 7 промежуточного карданного вала 8 и, как следствие, исключает возможность нежелательного «вторичного центрирования» наружного фланца 6 эластичной муфты 7 промежуточного карданного вала 8 по менее точным деталям - гайке 16 и кольцу 1, и центрирование наружного фланца 6 происходит во время работы эластичной муфты 7 промежуточного карданного вала 8 только по центрирующему кольцу 10, расположенному в центрирующем отверстии 9 фланца 6.
Таким образом, за счет того, что в уплотнительного кольце, основная его часть выполнена цельной в любом поперечном сечении, на одном из торцов которой выполнен торцевой уплотняющий кольцевой элемент, наружная боковая поверхность которого в поперечном сечении переходит в наружную боковую поверхность основной части уплотнительного кольца, а каждый боковой уплотняющий кольцевой элемент выполнен в поперечном сечении с соотношением его высоты к его максимальной ширине в диапазоне от 3,5 до 5,5, - технический результат, заключающийся в создании уплотнительного кольца обеспечивающего гарантированное уплотнение центрирующего отверстия наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала с расположенным в нем центрирующим кольцом с одновременным исключением возможности «вторичного центрирования» по нему этого наружного фланца эластичной муфты промежуточного карданного вала и, как следствие, в исключении возможности повышенного биения промежуточного карданного вала и вибраций в трансмиссии, в заявляемой полезной модели достигается.