ШАРОВОЕ СЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО С ПОДВИЖНО УСТАНОВЛЕННЫМ УПЛОТНЕНИЕМ
BALL-TYPE COUPLER WITH MOVING SEAL

Настоящее изобретение относится к шаровому сцепному устройству, предназначенному для сцепки тянущего транспортного средства с прицепным транспортным средством, содержащему принадлежащий одному из транспортных средств: тянущему транспортному средству или прицепному транспортному средству, соединенный или выполненный с возможностью соединения шар сцепного устройства и один принадлежащий, соответственно, другому транспортному средству соединенный или выполненный с возможностью соединения подпятник сцепного устройства, который выполнен с возможностью сцепления с шаром сцепного устройства, причем, точнее, шар сцепного устройства имеет выпуклую зону прилегания, а подпятник сцепного устройства в выемке сцепного устройства имеет вогнутую ответную зону прилегания, при этом зоны в состоянии сцепки шарового сцепного устройства прилегают друг к другу, образуя зону прилегания сцепного устройства, причем шар сцепного устройства и подпятник сцепного устройства при расцепке шарового сцепного устройства выполнены с возможностью разъединения между указанными зонами, причем один элемент сцепного устройства: подпятник сцепного устройства или шар сцепного устройства, содержит одно уплотнение, предназначенное для герметизации зоны прилегания сцепного устройства от окружающей среды в положении сцепки.
Подобное шаровое сцепное устройство известно из DE 102005022879 A1. Уплотнение неподвижно удерживается несущим его элементом сцепного устройства и прилегает герметично к не несущему его элементу сцепного устройства. При этом очевиден недостаток, возникающий в результате истирания материала в зоне прилегания сцепного устройства, с нарастающей эксплуатацией шарового сцепного устройства изменяются относительные позиции шара сцепного устройства и подпятника сцепного устройства в состоянии сцепки, и вследствие этого меняется положение прилегания уплотнения к соответственно другому, не несущему его элементу сцепного устройства. Вследствие этого локально могут действовать очень высокие нагрузки на уплотнение, что может привести к нанесению ущерба уплотнительному действию на этом месте.
Задачей настоящего изобретения является создание шарового сцепного устройства соответствующего вида с повышенной относительно уровня техники стойкостью.
Эта задача, согласно изобретению, решается посредством шарового сцепного устройства указанного во введении вида, у которого уплотнение относительно содержащей в состоянии сцепки центр шара сцепного устройства и проходящей, по существу, по центру выемки сцепного устройства подпятника сцепного устройства оси сцепного устройства установлено с радиальным ходовым зазором в несущем его элементе сцепного устройства. Благодаря подобному выполнению шарового сцепного устройства, уплотнение при обусловленном эксплуатацией смещении элементов сцепного устройства относительно друг друга и сопровождающем это изменение его состояния прилегания к не несущему его элементу сцепного устройства, например, вследствие истирания материала на шаре сцепного устройства и/или подпятнике сцепного устройства, на основании радиального ходового зазора может перемещаться относительно несущего его элемента сцепного устройства, что предотвращает нежелательно высокую эксплуатационную нагрузку на уплотнение, а также нежелательное снятие элемента сцепного устройства с уплотнения. Уплотнение, которое для обеспечения его уплотнительного действия прилегает с собственным предварительным напряжением к не несущему его элементу сцепного устройства, может таким образом в течение очень долгого срока эксплуатации с, по существу, постоянным предварительным напряжением, а с этим и постоянным уплотнительным действием в состоянии сцепки прилегать к не несущему его элементу сцепного устройства.
«Уплотнение» в настоящем описании обозначает тело уплотнения, которое выполнено с возможностью стабильно удерживаться на принимающем уплотнение элементе сцепного устройства и на котором предусмотрена зона уплотнения, образованная для прилегания к соответственно другому элементу сцепного устройства. Зона уплотнения может быть только участком наружной поверхности тела уплотнения, например, у уплотнения в виде O-образного кольца или может быть предусмотренной на теле уплотнения, преимущественно выступающей из него, уплотнительной геометрической формой, как, например, устройство уплотнительной кромки. Следует учесть, что уплотнение прилегает к элементу сцепного устройства, т.е. к указанному элементу прилегает зона уплотнения.
Вышеназванная ось сцепки служит в качестве системы координат для определения осевого и радиального направления, а также окружного направления. «Выемкой сцепного устройства» подпятника сцепного устройства обозначена при этом та выемка, в которую вводят шар сцепного устройства при получении положения сцепки, то есть при сцеплении, до тех пор, пока поверхность прилегания и ответная поверхность прилегания не прижмутся друг к другу. Поэтому выемка сцепного устройства обычно, по меньшей мере, участками сферична. Ось сцепного устройства поэтому должна быть рассмотрена в идеализированном состоянии сцепки, например, с незамкнутыми элементами сцепного устройства при прямолинейном движении на ровном горизонтальном дорожном полотне. В этом идеализированном состоянии сцепки ось сцепки содержит центр шара сцепного устройства, кроме того, содержит центр сферического участка выемки сцепного устройства и проходит, по существу, ортогонально к поверхности дорожного полотна.
Хотя принципиально может быть предположено герметизировать от окружающей среды лишь определенный участок между шаром сцепного устройства и подпятником сцепного устройства. Предпочтительно в качестве уплотнения применено все же вращающееся уплотнение, так что зона прилегания сцепного устройства, по возможности, постоянно отгорожена от влияний внешней среды.
Вращающееся уплотнение в особенно простом, на основании своего большого уплотнительного действия в предпочтительном варианте выполнения, может быть образовано посредством O-образного кольца. Точно также допустимо получать вращающееся уплотнение посредством вырезания участка из слоя материала уплотнения, например, посредством вырубки уплотнительного кольца из слоя материала уплотнителя. Точно также уплотнительное кольцо может быть получено посредством процесса литья в формы, например посредством формования литьем под давлением соответственно литья под давлением.
Особенно предпочтительно вращающееся уплотнение может быть установлено в несущем его элементе сцепного устройства в кольцеобразной приемной выемке. При этом достаточное уплотнительное действие по отношению к несущему уплотнение элементу сцепного устройства может быть предоставлено посредством осевого деформирования уплотнения в кольцеобразной приемной выборке. Предпочтительно уплотнение установлено все же с осевым зазором в приемной выборке для того, чтобы обеспечить его подвижность в радиальном направлении, так как уплотнение достаточно лишь в качестве уплотнения от загрязнения, и в таком случае не очень уж важно уплотнительное действие по отношению к несущему уплотнение элементу сцепного устройства, как уплотнительное действие по отношению к, соответственно, другому элементу сцепного устройства.
Принципиально может быть предположено при этом, что по оси между ограничивающими в осевом направлении приемную выемку осевыми участками ограничительных стенок расположены промежуточные конструктивные детали, к которым может прилегать уплотнение. Из соображений возможно меньшего количества конструктивных деталей все же предпочтительно, если уплотнение прилегает к, по меньшей мере, одному, особенно предпочтительно к обоим ограничивающим в осевом направлении приемную выемку осевым участкам ограничительных стенок или располагается непосредственно напротив них для облегчения радиальной подвижности уплотнения, при известных условиях, с осевым зазором.
Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, приемная выемка может быть выполнена в шаре сцепного устройства, причем в таком случае для предоставления радиального ходового зазора диаметр ограничивающего в осевом направлении приемную выемку осевого участка ограничительных стенок меньше, чем ширина в свету проходного отверстия, вложенного в приемную выемку вращающегося уплотнения. При этом следует рассматривать вложенное уплотнение в состоянии сцепки, следовательно, в своем состоянии осевого деформирования при наложении на не несущий его элемент сцепного устройства, так как, как правило, осевое сжатие уплотнения приводит неизбежно к радиальному деформированию уплотнения, а именно таким образом, что ширина в свету проходного отверстия меньше, чем в аксиально-недеформированном состоянии.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения, приемная выемка может быть выполнена в подпятнике сцепного устройства, причем в таком случае для обеспечения радиального ходового зазора у уплотнения диаметр ограничивающего в осевом направлении приемную выемку осевого участка ограничительных стенок больше, чем наружный диаметр вложенного в приемную выемку уплотнения. Опять из вышеназванных соображений вложенное уплотнение следует рассматривать в своем осевом состоянии деформирования при наложении на не несущий его элемент сцепного устройства. В описанном варианте выполнения проходное отверстие вращающегося уплотнения пронизано шаром сцепного устройства, к которому герметично прилегает уплотнение.
В вышеуказанной приемной выемке уплотнение может быть выполнено плавающим, то есть уплотнение установлено в приемной выемке - не принимая во внимание силы трения - в радиальном направлении не передающим силовое воздействие, в частности без предварительного напряжения. Радиальное, имеющееся между уплотнением и радиальным участком ограничительных стенок приемной выемки щелевидное пространство, предпочтительно кольцевое пространство, таким образом, не принимая во внимание обусловленные эксплуатацией возможно возникающие незначительные и не интересующие здесь отложения загрязнения, по существу, свободно от других конструктивных деталей и таким образом, по существу, заполненное жидкотекучей средой, например заполненное смазочным веществом, в частности заполненное маслом или/и консистентной смазкой или/и заполненное газом, в частности воздухом.
Особенно работоспособная герметизация зоны прилегания сцепного устройства от поступления загрязнения снаружи в нее может быть достигнута у размещенного на подпятнике сцепного устройства уплотнения благодаря тому, что названная ранее зона уплотнения, при рассмотрении поперечного сечения уплотнения в расположенном на подпятнике сцепного устройства, ненагруженном, расцепленном состоянии в содержащей центральную ось вращающегося уплотнения плоскости сечения, выступает из уплотнения как уплотнительная кромка, а именно с компонентом пролегания в радиальном направлении к центральной оси, а также с компонентом пролегания в осевом направлении от устья выемки сцепного устройства подпятника сцепного устройства. Именно компонент пролегания в осевом направлении от устья подпятника сцепного устройства предназначен для щадящей возможности насаживать подпятник сцепного устройства для получения соединения сцепки с наиболее возможным сбережением уплотнения на шар сцепного устройства. При этом зона уплотнения при полученном состоянии сцепки хорошо прилегает к шару сцепного устройства. В качестве «устья» подпятника сцепного устройства в данном описании обозначена открывающаяся к окружающей среде краевая зона выемки сцепного устройства. При зацеплении, таким образом, шар сцепного устройства через устье подпятника сцепного устройства вводится в его выемку сцепного устройства.
В состоянии сцепки обычно центральная ось вращающегося уплотнения совпадает с ранее названной осью сцепного устройства. Центральная ось, однако, может быть обнаружена и независимо от других конструктивных деталей шарового сцепного устройства, при этом речь идет, как правило, о центральной оси симметрии вращающегося уплотнения.
Наиболее возможно стойкое уплотнение при высокой, обусловленной эксплуатацией нагрузке, действующей на него, может быть получено благодаря тому, что зона уплотнения в осевом направлении у ближнего к устью конца тела уплотнения выступает от него ближе. Преимущественно ближняя к устью торцевая сторона тела уплотнения переходит бесступенчато в зону уплотнения. Таким образом, в уплотнении могут быть предотвращены нежелательные либо угрожающие целостности уплотнения пики напряжения.
Особенно хорошая подвижность выступающей как уплотнительная кромка зоны уплотнения в радиальном направлении, а также в осевом направлении может быть обеспечена благодаря тому, что поперечное сечение тела уплотнения в осевом направлении к устью подпятника сцепного устройства или от него сужается, по меньшей мере, участками. Эта подвижность облегчает получение состояния сцепки без того, что следовало бы выполнять повреждение уплотнения. Согласно предпочтительному варианту выполнения, особенно выгодная для прицепливания подвижность зоны уплотнения может быть обеспечена посредством того, что радиальная внутренняя ограничивающая поверхность тела уплотнения относительно центральной оси уплотнения выполнена, по меньшей мере, участками, преимущественно, исходя из зоны уплотнения, конической в осевом направлении.
Особенно высокая прочность тела уплотнения, а с этим высокая стойкость уплотнения в целом может быть обеспечена благодаря тому, что радиально внешняя ограничительная поверхность тела уплотнения относительно центральной оси уплотнения, по меньшей мере, участками, предпочтительно, полностью цилиндрическая.
В случае если радиально снаружи окружающим уплотнение требуется особенно большое щелевидное пространство, это может быть достигнуто благодаря тому, что радиально внешняя ограничительная поверхность тела уплотнения относительно центральной оси уплотнения, по меньшей мере, участками, предпочтительно, выполнена полностью конической.
Для того чтобы предотвратить, что в зоне прилегания сцепного устройства, например, через предусмотренный на элементе сцепного устройства смазочный ниппель, введенное смазочное средство, в частности консистентная смазка, вытесняет уплотнение из своего уплотняющего прилегания к элементу сцепного устройства и таким образом ослабляется в своем уплотнительном действии, может быть предусмотрено, что уплотнение, в частности тело уплотнения, имеет, по меньшей мере, один канал, предпочтительно множество каналов, который проходит уплотнение в радиальном направлении. Благодаря этому смазочное вещество может попадать также в принимающее уплотнение щелевидное пространство и так обеспечивается выравнивание давления, действующего на уплотнение, в частности на тело уплотнения, силовых воздействий жидкотекучей среды.
Технологически особенно просто каналы в уплотнении, в частности в теле уплотнения, могут быть сформированы посредством того, что, по меньшей мере, один канал выполнен в виде осевого углубления в одной из торцевых сторон, указывающих в осевом направлении.
При этом воздействующие на вращающееся уплотнение, в частности на тело уплотнения, усилия, в таком случае, могут быть особенно быстро выровнены, если предусмотрено множество каналов. Для того чтобы иметь возможность предоставить по окружному направлению (и от него) возможно равномерное действие по выравниванию усилий, каналы преимущественно, по меньшей мере, частью, предпочтительно все-таки полностью, в окружном направлении расположены с, по существу, одинаковым расстоянием друг от друга.
Так как каналы выполнены в виде проточных каналов, то сопротивление протеканию в канале может быть уменьшено благодаря тому, что канал выполнен с возможно меньшей длиной. Это может быть конструктивно реализовано, например, благодаря тому, что, по меньшей мере, один канал или множество каналов в радиальном направлении проходит без существенного компонента пролегания в окружном направлении или в осевом направлении.
При установке уплотнения в подпятник сцепного устройства для обеспечения уплотняющего прилегания уплотнения к шару сцепного устройства предпочтительно, что уплотнение прилегает к наружной поверхности указывающего от подпятника сцепного устройства полусферического участка шара сцепного устройства. В таком случае, обусловленное эксплуатацией осевое относительное движение между подпятником сцепного устройства и шаром сцепного устройства действует, как правило, повышающим уплотнительное действие, так что подпятник сцепного устройства в состоянии сцепки, например при переезде неровностей опорной поверхности, в осевом направлении лишь незначительно отводится от шара сцепного устройства, однако не может далее приближаться к нему. Вследствие отвода подпятника от шара сцепного устройства, прилегающее как выше описано к шару сцепного устройства уплотнение перемещают к экватору шара сцепного устройства, что расширяет проходное отверстие вращающегося уплотнения и, таким образом, на основании эластичности материала у материала уплотнения обеспечивает повышение усилия прилегания уплотнения к шару сцепного устройства.
Кроме того, на одном из элементов сцепного устройства, предпочтительно на подпятнике сцепного устройства, может быть предусмотрен смазочный ниппель, посредством которого может быть введено смазочное вещество, обычно, например, консистентная смазка, между подпятником сцепного устройства и шаром сцепного устройства. В таком случае особенно предпочтительно, если уплотнение, хотя и непроницаемое для жидкости, все же не газонепроницаемое, прилегает уплотняюще к не несущему его элементу сцепного устройства. Благодаря этому смазочное вещество может вытеснять в окружающую среду имеющийся между подпятником сцепного устройства и шаром сцепного устройства воздух, а само задерживается все-таки уплотнением, так что, как желаемое, остается между подпятником сцепного устройства и шаром сцепного устройства.
Обозначенным в описании «уплотнительным действием» уплотнения сцепного устройства подразумевается не «уплотнительное действие» в обычном смысле, а, по существу, отклоняющее загрязнение (уплотнительное) действие, значительно уменьшающее нежелательное поступление загрязнения в зону прилегания сцепного устройства, предпочтительно постоянно предотвращающее.
Для повышения вводимого между элементами сцепного устройства количества смазочного вещества на наружной поверхности, по меньшей мере, одного из элементов сцепного устройства может быть выполнено углубление.
Кроме того, альтернативно вышеназванному плавающему размещению уплотнения может быть предположено к этому для избежания повреждения уплотнения при получении состояния сцепки, следовательно при зацеплении, уплотнение таким образом в шаровом сцепном устройстве располагать, соответственно выполнять, что на него воздействует центрирующее усилие предварительного напряжения. Для реализации этого центрирующего усилия предварительного напряжения в шаровом сцепном устройстве может быть предусмотрено пружинное устройство, которое осуществляет центрирующее усилие пружины на уплотнение. В качестве особенно подходящих оказались при этом меандровые пружины или эластомерные конструктивные детали. Это пружинное устройство, в частности названная меандровая пружина, может быть установлено радиально между уплотнением и радиальным участком ограничительных стенок, который ограничивает в радиальном направлении принимающую уплотнение приемную выборку. Благодаря этому может быть предотвращено, что шаровое сцепное устройство для установки пружинного устройства должно быть выполнено с большими габаритами в осевом направлении. Более того, именно меандровая пружина нуждается в очень малом монтажном пространстве и может быть удобно размещена в радиальном зазоре с малым радиальным расширением.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - поперечное сечение первого варианта выполнения незамкнутого шарового сцепного устройства с установленным в подпятнике сцепного устройства O-образным кольцом;
фиг.2 - поперечное сечение второго варианта выполнения незамкнутого шарового сцепного устройства с установленным в подпятнике сцепного устройства вырубленным уплотнительным кольцом;
фиг.3 - поперечное сечение третьего варианта выполнения шарового сцепного устройства со следами износа с установленным в подпятнике сцепного устройства, сформированного литьем под давлением, уплотнительным кольцом;
фиг.4 - поперечное сечение подпятника сцепного устройства четвертого варианта выполнения шарового сцепного устройства с плавающим уплотнительным кольцом;
фиг.5а - поперечное сечение предпочтительного варианта выполнения уплотнения для соответствующего изобретению шарового сцепного устройства;
фиг.5b - уплотнение по фиг.5а на виде сверху по направлению стрелки Vb;
фиг.6а - представленное на фиг.5а и 5b плавающее уплотнение, вставленное в подпятник сцепного устройства, в ненагруженном, расцепленном состоянии;
фиг.6b - вид по фиг.6а во время процесса сцепки, и
фиг.6с - уплотнение по фиг.5а с характеристическими размерами.
На фиг.1 показан первый вариант выполнения шарового сцепного устройства, обозначенного в целом поз.10. Шаровое сцепное устройство содержит подпятник 12 сцепного устройства, который выполнен на дышле 13 заодно с ним. Оно содержит также шар 14 сцепного устройства, который введен в частично сферическую выемку 15 сцепного устройства подпятника 12 сцепного устройства. Зона прилегания 20 шара 14 сцепного устройства прилегает при этом к ответной зоне прилегания 22 подпятника 12 сцепного устройства и образует, таким образом, в представленном на фиг.1 состоянии сцепки зону прилегания 24 сцепного устройства.
Ось А сцепного устройства содержит центр Mk шара 14 сцепного устройства, а также центр Мр выемки 15 сцепного устройства и по центру проходит частично сферическую выемку 15 сцепного устройства. Ось А сцепного устройства в показанных на фиг.1-3 идеализированных состояниях в соответствующей плоскости чертежа проходит, по существу, ортогонально к не изображенной плоской горизонтальной поверхности дорожного полотна.
В подпятнике 12 сцепного устройства выполнен кольцевой паз 16, который также по центру пройден осью А сцепного устройства. Кольцевой паз 16 расположен в ортогональной к оси А сцепного устройства плоскости. Кольцевой паз 16 имеет два находящихся напротив друг друга на расстоянии, по существу, параллельных осевых участка 16а и 16b ограничительных стенок, которые ограничивают кольцевой паз 16 в осевом направлении, и охватывает расположенный в осевом направлении между участками 16а и 16b ограничительных стенок радиальный участок 16с ограничительной стенки, который ограничивает кольцевой паз 16 радиально снаружи. В кольцевом пазе 16 установлено уплотнение 18 в форме O-образного кольца таким образом, что оно при осевом деформировании давлением прилегает к осевым участкам 16а и 16b ограничительных стенок. O-образное кольцо 18 круглого сечения может быть установлено в кольцевом пазу также с осевым зазором.
Точно также O-образное кольцо 18 прилегает герметично к наружной поверхности шара 14 сцепного устройства, а именно к указывающему от подпятника 12 сцепного устройства полусферическому участку 19.
На фиг.1 ясно показано, что между наружным диаметром O-образного кольца 18 и радиальным участком 16с ограничительной стенки имеется кольцевой зазор 34, который на фиг.1 выполнен равномерно по окружности кольцевого паза 16. Показан участок 34а кольцевого зазора при рассмотрении дальней от дышла стороны шарового сцепного устройства, и в радиальном направлении, по существу, равновеликий участок 34b кольцевого зазора на ближней к дышлу стороне шарового сцепного устройства. Этот кольцевой зазор 34 заполнен жидкотекучей средой, следовательно наполнен воздухом окружающей среды или/и смазочным веществом, в частности консистентной смазкой. Плавающее уплотнение 18 поэтому может перемещаться, в случае надобности, в радиальном направлении в кольцевом пазу 16 относительно принимающего подпятника 12 сцепного устройства.
Следует отметить, что ответная зона прилегания 22 подпятника 12 сцепного устройства имеет углубление 26, которое служит в качестве накопителя консистентной смазки. Через выполненный в подпятнике 12 сцепного устройства смазочный ниппель 28 консистентная смазка может быть вдавлена между зоной прилегания 20 и ответной зоной прилегания 22, в частности, в углубление 26.
На фиг.2 представлен второй предпочтительный вариант выполнения шарового сцепного устройства. Одинаковые конструктивные детали, как в первом варианте выполнения, обозначены во втором варианте выполнения аналогичными ссылочными позициями, однако увеличенными на число 100. Во втором варианте выполнения описываются отличия от первого. В остальном прямо делается отсылка на вышеупомянутое описание первого варианта выполнения.
Второй вариант выполнения отличается от показанного на фиг.1 первого варианта в том, что уплотнение 118 является выштампованным уплотнительным кольцом, которое вырублено из слоя материала уплотнителя.
На фиг.3 представлен третий вариант выполнения шарового сцепного устройства. Одинаковые конструктивные детали, как в первом и втором вариантах выполнения, обозначены на фиг.3 аналогичными ссылочными позициями, однако увеличенными на число 200 соответственно 100. Представленный на фиг.3 вариант выполнения поясняется ниже только отличиями от первых двух вариантов выполнения, на подробное пояснение которых в остальном прямо делается отсылка.
Уплотнение 218 по фиг.3 сформировано технологией литья по давлением.
На фиг.3 шаровое сцепное устройство 210 представлено после длительного срока эксплуатации, так что на основании истирания материала зоны прилегания 220 и ответной зоны прилегания 222 больше не имеют совпадающих диаметров, что ведет к тому, что в таком случае, если относительное тяговое усилие в направлении стрелки 230 действует между шаром 214 сцепного устройства и подпятником 212 сцепного устройства, то оба элемента сцепного устройства прилегают вдоль меньшей по сравнению с прежде показанными зоны прилегания 224 сцепного устройства, и возникает зазор 232 между зоной прилегания 220 и ответной зоной прилегания 222. Зона прилегания 224 сцепного устройства в этом случае есть зона прижатия, в которой зона прилегания 220 и ответная зона прилегания 222 на основании их, несмотря на износ, очень схожих диаметров по поверхности прилегают друг к другу. Центр Mk шара 214 сцепного устройства и Мр подпятника 212 сцепного устройства выпадают все же друг из друга.
Плавающее в радиальном направлении уплотнение 218 может компенсировать измененные вследствие истирания материала в состоянии сцепки относительные позиции элементов 212 и 214 сцепного устройства посредством радиального относительного перемещения относительно кольцевого паза 216 подпятника 212, так что предотвращается, по меньшей мере, локальное повышенное нагружение уплотнения 218. На фиг.3 показано, что дальний от дышла участок 234а кольцевого зазора в радиальном направлении меньше, чем ближний к дышлу участок 234b кольцевого зазора. Вследствие этого на уплотненном месте прилегания уплотнения 218 к шару 214 сцепного устройства под экватором 227 шара 214 сцепного устройства давление прилегания, с которым уплотнение 218 прилегает к шару 214 сцепного устройства, и, следовательно, уплотнительное действие уплотнения 218 в течение очень долгого времени эксплуатации может быть удержано, по существу, постоянным.
Уплотнение 218 со своими размерами, в частности своим диаметром отверстия в недеформированном состоянии, своим материалом и своим уплотненным местом прилегания к шару 214 сцепного устройства, выбрано таким образом, что консистентная смазка, которая заправляется через смазочный ниппель 228 между шаром 214 сцепного устройства и подпятником 212 сцепного устройства, задерживается уплотнением 218, входящая консистентная смазка может вытеснять однако возможно имеющийся между шаром 214 сцепного устройства и подпятником 212 сцепного устройства воздух через уплотнение 218 в окружающую среду. Это назначение размеров уплотнения действительно, впрочем, для всех представленных в настоящем описании вариантов выполнения.
На фиг.1-3 не представлена возможная установка меандровой пружины или эластомерной конструктивной детали в кольцевых пазах 34, 134 или 234, которая обеспечивает центрирование соответствующего уплотнения 18, 118 и 218 относительно оси А сцепного устройства. Это вызвано, в частности, тем, что уплотнение 18, 118, 218 в расцепленном состоянии шарового сцепного устройства по окружности выемки 15, 115, 215 сцепного устройства образовывает выступ, по существу, одинаковой радиальной величины, в выемку 15, 115, 215 сцепного устройства, так что оно при сцепке подпятника 12, 112, 212 с шаром 14, 114, 214 сцепного устройства от последнего легко может быть вытеснено в кольцевой паз 16, 116, 216 без того, что следует опасаться смятия уплотнения из-за чрезмерного выступания.
На фиг.4 показан подпятник сцепного устройства согласно четвертому варианту выполнения шарового сцепного устройства.
Показанный на фиг.4 вариант выполнения поясняется только отличиями от предыдущих вариантов выполнения.
Одинаковые конструктивные детали, как в вариантах выполнения по фиг.1-3, обозначены аналогичными ссылочными позициями, однако увеличенными на число 300 по отношению к первому варианту выполнения по фиг.1, на число 200 по отношению ко второму варианту выполнения по фиг.2 и увеличенные на число 100 по отношению к третьему варианту выполнения по фиг.3. Для подробного описания уже известных конструктивных деталей прямо делается отсылка на описание фиг.1-3.
В показанном на фиг.4 варианте выполнения центральная ось S установленного с возможностью вращения в кольцевом пазу 316 эластомерного уплотнения совпадает с осью А сцепного устройства. Это действительно тогда, когда уплотнение 318, как представлено на фиг.4, установлено центрированно в кольцевом пазу 316, что, однако, на основании плавающего расположения уплотнения 318 в кольцевом пазу 316 является случайностью.
Центральная ось S уплотнения 318 является осью симметрии вращения уплотнения 318. Плоскость поперечного сечения представленного на фиг.4 поперечного сечения содержит центральную ось S уплотнения 318 и лежит в плоскости чертежа фиг.4.
Уплотнение 318 содержит, при рассмотрении поперечного сечения по фиг.4, тело 318а уплотнения и в качестве уплотнительной кромки выступающую из тела 318а уплотнения зону 318b уплотнения.
Указывающая к устью 340 выемки 315 сцепного устройства в осевом направлении торцевая сторона 318с уплотнения 318 бесступенчато переходит от тела 318а уплотнения к зоне 318b уплотнения. Поэтому показанная на фиг.4 зона 318b уплотнения выступает из тела 318а уплотнения на его ближнем к устью осевом конце от него. Направление выступа зоны 318b уплотнения имеет при этом в любом поперечном сечении, плоскость поперечного сечения которого содержит центральную ось S, один компонент пролегания в радиальном направлении к центральной оси S и в осевом направлении от устья 340, следовательно, в выемку 315 сцепного устройства. Это направление пролегания значительно облегчает насаживание показанного на фиг.4 подпятника 312 сцепного устройства на не представленный шар сцепного устройства.
Для того чтобы как уплотнительная кромка выступающей из тела 318а уплотнения зоны 318b уплотнения как раз при зацеплении подпятника 312 сцепного устройства на шар сцепного устройства обеспечить достаточно возможности перемещения, ограничивающая тело 318а уплотнения радиально изнутри стенка 318d выполнена конической, а именно с расширяющимся к устью 340 выемки 315 сцепного устройства углом раствора. Это означает, что уменьшается радиальная толщина тела 318а уплотнения в осевом направлении от его дальней от устья торцевой стороны 318е к его ближней к устью торцевой стороне 318с.
Ограничивающая радиально наружу тело 318а уплотнения, а с ним уплотнение 318, ограничительная стенка 318f напротив относительно центральной оси S уплотнения 318 выполнена, по существу, цилиндрической.
Осевая толщина уплотнения 318 в ненагруженном состоянии, следовательно осевое расстояние между обеими торцевыми сторонами 318с и 318е незначительно меньше, чем осевое расстояние между обеими осевыми ограничительными поверхностями 316а и 316b радиального паза 316, так что уплотнение 318 является перемещаемым в радиальном пазе 316с незначительным осевым свободным ходом уже вследствие очень малых, действующих в радиальном направлении усилий в именно этом направлении.
Зона уплотнения 318b своим находящимся вдали от тела 318а уплотнения продольным концом прилегает в состоянии сцепки к шару сцепного устройства.
Следует обратить внимание, кроме того, на клапан 342, благодаря которому введенная в зону прилегания 322 сцепного устройства через смазочный ниппель 328 консистентная смазка может выходить для того, чтобы смазывать зону прилегания 344 прижимного устройства шарового сцепного устройства. Клапан 342 пропускает только протекание смазочного средства от выемки 315 сцепного устройства к зоне прилегания 344 прижимного устройства и запирает противоположное направление протекания.
Кольцевой зазор 334 в показанном на фиг.4 варианте выполнения наполнен или воздухом, или частично или полностью наполнен введенным через смазочный ниппель 328 в зону прилегания 322 сцепного устройства смазочным средством, в частности консистентной смазкой.
На фиг.5а представлено уплотнение 418, которое может быть применено альтернативно показанным на фиг.1-4 уплотнениям х18 с х=0, 1, 2 или 3. Показанное на фиг.5а-6b уплотнение 418 поясняется лишь настолько, как оно отличается от показанного на фиг.4 уплотнения 318, на описание которого в остальном прямо делается отсылка. Одинаковые конструктивные детали и участки конструктивных деталей как на фиг.4, обозначены на фиг.5а-6b аналогичными ссылочными позициями, как на фиг.4, однако увеличенными на число 100.
На фиг.5а показано, что как уплотнительная кромка от тела 418а уплотнения выступающая зона 418b уплотнения с плоскостью касательной плоскости к ближней к устью торцевой стороне 418с уплотнения 418 заключает угол W. Угол W лежит в основном в диапазоне, примерно, от 45° до, примерно, 70°.
Кроме того, на дальней от устья торцевой стороне 418е уплотнения 418 соответственно тела 418а уплотнения выполнены радиальные каналы 446. Эти радиальные каналы ведут от радиально внутренней ограничительной поверхности 418d до радиально внешней ограничительной поверхности 418f и проходят через тело 418а уплотнения в радиальном направлении.
Как показано на фиг.5b, многие радиальные каналы 446 расположены в окружном направлении с одинаковым расстоянием друг от друга по всему уплотнению 418. Значение этих радиальных каналов 446 поясняется ниже с помощью фиг.6а и 6b.
Кроме того, следует различать, что как радиально внутренняя ограничительная поверхность 418d тела 418а уплотнения, так и радиально внешняя ограничительная поверхность 418f тела 418а уплотнения выполнены коническими, а именно радиально внутренняя поверхность 418d с утлом раствора, который сужается в окончательно смонтированном состоянии уплотнения 418 к устью 440 выемки 415 сцепного устройства, а в случае радиально внешней ограничительной стенки 418f с углом раствора, который расширяется к тому же устью, так что радиальная толщина тела 418а уплотнения увеличивается от дальнего от устья (дальней от устья торцевой стороны 418е) осевого конца, который имеет выполненные в виде осевых углублений радиальные каналы 446, к ближнему к устью осевому концу (ближней к устью торцевой стороне 418с). Таким образом, радиальные каналы 446 выполнены на месте, которое имеет самую малую толщину, так что радиальные каналы 446 в виде проточных каналов создают малое сопротивление протеканию.
На фиг.6а и 6b уплотнение 418 по фиг.5а и 5b представлено прикрепленным в смонтированном положении к подпятнику 412.
При этом следует учесть, что радиальные каналы 446 кольцевого зазора 434 соединены с зоной выемки 415 сцепного устройства. Вследствие того, что введенное в зону выемки 415 сцепного устройства смазочное средство, которое угрожает давлением, оказанным им на радиально внутреннюю ограничительную поверхность 418d, радиально расширить уплотнение 418, а с этим причинить вред в его уплотнительном действии, может протекать по радиальным каналам 446 в кольцевой зазор 334 и так обеспечивает выравнивание давления, которое предотвращает нежелательное радиальное расширение уплотнения 418. Уплотнение 418 прилегает, таким образом, всегда надежно к шару 414 сцепного устройства.
Ниже с помощью фиг.6с будут описаны характеристические размеры представленного на фиг.5а-6с включительно предпочтительного варианта выполнения уплотнения.
Позицией «D» обозначен наружный диаметр уплотнения, позицией «В0» - толщина ближнего к устью осевого конца тела 418а уплотнения, измеренная от его радиально внешнего края до перехода от тела 418а уплотнения к выступающей из него зоне 418b уплотнения.
Позицией «В1» обозначена толщина дальнего от устья осевого конца тела уплотнения, измеренная от его радиально внешнего края до перехода дальней от устья торцевой стороны 418е тела 418а уплотнения к его радиально внутренней ограничительной поверхности 418d.
Позицией «H1» обозначена осевая толщина тела 418а уплотнения, измеренная от ближней к устью торцевой стороны 418с тела 418а уплотнения до его дальней от устья торцевой стороны 418е.
Позицией «Н2» обозначена осевая толщина сплошного тела 418а уплотнения, измеренная от его ближней к устью с торцевой стороны 418с до основания радиального канала 446.
Позицией «Н3» обозначена осевая высота прилегающего к уплотнению продольного конца зоны 418b уплотнения по ортогональной к центральной оси уплотнения касательной плоскости к ближней к устью торцевой стороне 418с тела 418а уплотнения.
Позицией «W» обозначен угол, под которым зона 418b уплотнения выступает из плоскости ближней к устью торцевой стороны 418с из тела 418а уплотнения. Поскольку ближняя к устью торцевая сторона 418с не является плоской, то для определения угла W следует привлекать ортогональную к центральной оси уплотнения касательную плоскость к ближней к устью торцевой стороне.
Позицией «Н4» обозначена в заключение глубина радиального канала 446, так что H1 состоит из суммы Н2 и Н4.
Позицией «W2» обозначен угол, который замыкает радиально внешнюю ограничительную поверхность 418f тела 418а уплотнения в изображении поперечного сечения с фиг.6с с параллельной центральной оси уплотнения касательной к радиально внешнему ограничению тела 418а уплотнения.
Для этих характеристических размеров действительны следующие предпочтительные предписания назначения размеров для достижения особенно хороших результатов уплотнения.
ВО составляет примерно от 8% до 11% диаметра D.
W составляет примерно от 45° до примерно 70.
W2 составляет примерно от 10° до примерно 20°.
H1 составляет примерно от 5% до примерно 8% диаметра D.
Н3 составляет примерно от 70% до 85% осевой общей высоты H1 тела 418а уплотнения.
Осевая глубина радиального канала 446 составляет примерно от 15% до примерно 25% осевой общей высоты H1 тела 418а уплотнения.
Следует учесть, что каждый технический признак, который представлен лишь в одном варианте выполнения по фиг.1-6с настоящего изобретения, также может вступать в действие в любом другом варианте выполнения.
Заявитель оставляет за собой право истребовать отдельную защиту для представленных и описанных в этой заявке уплотнений.