ПРИВОДНОЙ ВАЛ С ШАРНИРАМИ РАВНЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к приводным валам управляемых колес транспортного средства.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является привод управляемого колеса, патент РФ на ПМ №65431, МПК 7 B60K 17/30, публ. 10.08.2007 г., предназначенный для передачи крутящего момента от силового агрегата автомобиля на управляемое переднее колесо и содержащий неподвижно закрепленные на шлицевых концах вала (внутреннего валика) шарниры равных угловых скоростей, первый из которых - внутренний шарнир трения качения (предназначенный для соединения наружным валом, изготовленным за одно целое с его корпусом, с силовым агрегатом) выполнен с двумя степенями свободы (угловой и осевой), т.е. шарнир подвижный в осевом направлении, и второй из которых -наружный шарнир (предназначенный для соединения наружным валом, изготовленным за одно целое с его корпусом, с ведущем колесом) выполнен с одной степенью свободы (угловой), т.е. неподвижный в осевом направлении. Привод управляемого колеса включает также защищающие внутренние полости шарниров гофрированные чехлы, каждый из которых соединен с корпусом шарнира и внутренним валиком установочными участками большего и меньшего диаметров соответственно, закрепленными на посадочных местах шлицевых концов внутреннего валика и на корпусах шарниров посредством хомутов.
Внутренний (подвижный в осевом направлении) шарнир равных угловых скоростей трения качения содержит полый корпус, выполненный за одно целое с наружным валом (предназначенным для соединения с силовым агрегатом) и имеющим дорожки качения на внутренней цилиндрической поверхности, а также содержит неподвижно закрепленную с первым из шлицевых концов валика обойму с дорожками качения на ее наружной поверхности, шарики, расположенные в дорожках качения и в окнах сепаратора, на наружной поверхности которого, со стороны его большего диаметра выполнен сферический участок, которым он контактирует с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, а на внутренней поверхности сепаратора, со стороны его меньшего диаметра имеется сферический участок, которым он контактирует со сферической поверхностью управляющей втулки, установленной на валике с возможностью скольжения по нему и с возможностью вращения на нем. Управляющая втулка установлена на участке валика между внутренним торцом обоймы и упором валика, и в ней, со стороны шариков, выполнена внутренняя полость, диаметр которой больше диаметра обоймы. Управляющая втулка в статическом положении валика и полого корпуса шарнира расположена относительно валика так, что плоскость, перпендикулярно расположенная к валику и проходящая через середину участка поверхности управляющей втулки, контактирующего с валиком, находится посередине участка валика между внутренним торцом обоймы и торцом упора валика. Относительные продольные перемещения корпуса и валика шарнира ограничиваются, с одной стороны, за счет возможности контакта торца управляющей втулки во внутренней полости и внутреннего торца обоймы, а с другой стороны - за счет возможности контакта другого торца управляющей втулки и упора валика. Сферическая поверхность втулки, контактирующая со сферическим участком сепаратора, выполнена на ней так, что плоскость проходящая через середину сферической поверхности втулки, смещена в сторону шариков относительно плоскости проходящей через середину участка поверхности втулки, контактирующего с валиком.
Наружный шарнир (неподвижный в осевом направлении) содержит корпус, выполненный за одно целое с наружным валом (валом колеса) и имеющий полость со сферической поверхностью, разделенной шестью меридиональными канавками, имеющими постоянную кривизну вдоль корпуса, а также содержит неподвижно закрепленную с вторым из шлицевых концов валика обойму со сферической наружной поверхностью, разделенной шестью меридиональными канавками, имеющими постоянную кривизну вдоль обоймы, шесть шариков, размещенных в сепараторе и в указанных меридиональных канавках корпуса и обоймы.
Недостатками данного технического решения являются: отсутствие возможности применения данного привода управляемого колеса с присущими ему характеристиками максимальных рабочих углов его шарниров, относительным осевым перемещением наружных валов его шарниров, грузоподъемностью, например, в подвесках, к которым предъявляются более жесткие условия с повышенными требованиями к их максимальным рабочим углам, относительным осевым перемещениям валов шарниров используемых в них приводов, к их грузоподъемности при минимально возможных их габаритах и массе, что в данном приводе управляемого колеса обусловлено применением внутреннего шарнира равных угловых скоростей трения качения такой конструкции, которая не обеспечивает возможности увеличения его рабочих углов и относительного осевого перемещение его корпуса и валика (а эти характеристики данного шарнира влияют на аналогичные характеристики привода в целом), и обусловлено применением наружного шарнира равных угловых скоростей такой конструкции, которая хоть и решает в определенной степени проблему возможности заклинивания его шариков между корпусом, обоймой и сепаратором, но недостаточно реализует несущую способность шарнира - грузоподъемность (грузоподъемность данного шарнир - влияющую на грузоподъемность привода в целом), т.е. грузоподъемность шарнира неоправданно мала из-за недостаточной прогрессивности, т.е. из-за недостаточной взаимной оптимизации пропорций размеров его сопряженных составляющих деталей.
Технический результат заявляемой полезной модели: создание конструкции приводного вала с улучшенными техническими характеристиками, а именно с увеличенными суммарными максимальными рабочими углами его шарниров, с увеличенным перемещением относительно друг друга наружных валов его шарниров, с повышенной грузоподъемностью приводного вала в целом, позволяющими всем вместе использовать его в транспортном средстве с двигателем с большим моментом и с подвеской с увеличенным клиренсом, ходом подвески.
Указанный технический результат достигается тем, что в приводном вале с шарнирами равных угловых скоростей, содержащем кинематически связанные с шлицевыми концами валика шарниры, первый из которых, подвижный в осевом направлении, включает в себя полый корпус, герметизированный сзади и имеющий дорожки качения на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижно закрепленную с первым из шлицевых концов валика обойму с дорожками качения на наружной поверхности, управляющую втулку, установленную на валике за обоймой с возможностью скольжения по нему и с возможностью контакта первым из своих торцов с упором, расположенным на валике, а вторым торцом - с торцом обоймы, шарики, установленные в дорожках качения корпуса, обоймы и в окнах установленного между корпусом и валиком сепаратора, имеющего на наружной поверхности сферический участок, контактирующий с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, и сферический участок на внутренней поверхности, контактирующий со сферической поверхностью, выполненной на управляющей втулке, второй из шарниров, неподвижный в осевом направлении, включает в себя корпус, герметизированный сзади и имеющий полость со сферической поверхностью, разделенной меридиональными канавками, имеющими постоянную кривизну вдоль корпуса, неподвижно закрепленную с вторым из шлицевых концов валика обойму со сферической наружной поверхностью, разделенной меридиональными канавками, имеющими постоянную кривизну вдоль обоймы, шарики, размещенные в окнах сепаратора и в указанных меридиональных канавках, причем шарниры герметизированы спереди гофрированными чехлами, каждый из которых установлен на посадочных участках корпуса шарнира и конце валика установочными участками большего и меньшего диаметров соответственно,
согласно полезной модели, управляющая втулка первого шарнира зафиксирована от возможности поворота относительно валика выполненными в ней и на валике взаимодействующими элементами, и выполнена с выемками, предназначенными для возможности вхождения в них шариков и расположенными соответственно напротив дорожек качения обоймы с образованием между ними в теле управляющей втулки выступающих клювиков, на которых выполнены участки сферической поверхности, причем донные части образующих поверхностей выемок управляющей втулки расположены между плоскостями ее первого и второго торцов, тогда как второй шарнир выполнен с восемью шариками и с соответствующим количеством меридиональных канавок в корпусе, обойме и соответствующим количеством окон в сепараторе, причем отношение диаметра сферической поверхности корпуса к диаметру шариков находится в пределах 4,1÷4,3, отношение радиуса продольной кривизны дна меридиональных канавок в корпусе к диаметру шариков - в пределах 2,38÷2,45, отношение диаметра наружной сферической поверхности обоймы к диаметру шариков - в пределах 3,6÷3,7, отношение радиуса продольной кривизны дна меридиональных канавок в обойме к диаметру шариков - в пределах 1,3÷4,48, отношение расстояния от центров продольной кривизны меридиональных канавок в корпусе и обойме до центра кривизны сферических поверхностей к диаметру шариков - в пределах 0,17÷0,22.
В частном случае, первый шарнир приводного вала выполнен с восемью шариками и с соответствующим количеством дорожек качения в корпусе, обойме и соответствующим количеством окон в сепараторе и выемок в управляющей втулке.
В частном случае, взаимодействующие элементы управляющей втулки первого шарнира и валика приводного вала выполнены в виде двух пар лысок.
В частном случае, упор на валике первого шарнира приводного вала выполнен в виде торцевых участков валика, образующих внутренние кромки взаимодействующих элементов в виде лысок.
В частном случае, что шлицы шлицевых соединений обойм шарниров и концов валика приводного вала выполнены эвольвентными, причем шлицы концов валика выполнены эвольвентными спиральными.
В частном случае, у второго шарнира приводного вала в поперечном сечении сепаратора по центру кривизны его наружной и внутренней сферических поверхностей, по меньшей мере, в двух его диаметрально противоположных окнах расстояние от перемычки до перемычки превышает расстояние между торцами обоймы.
В частном случае, корпус каждого шарнира приводного вала соединен сзади со своим наружным валом.
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, так как может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется на чертежах:
Фиг. 1. - приводной вал с шарнирами равных угловых скоростей, общий вид;
Фиг. 2. - первый шарнир (подвижный в осевом направлении) приводного вала, общий вид;
Фиг. 3. - корпус первого шарнира приводного вала, общий вид (разрез по продольной оси);
Фиг. 4. - обойма первого шарнира приводного вала, общий вид (разрез по продольной оси);
Фиг. 5. - сепаратор первого шарнира приводного вала, общий вид (разрез по продольной оси);
Фиг. 6. - управляющая втулка первого шарнира приводного вала, общий вид (разрез по продольной оси);
Фиг. 7. - первый из концов валика приводного вала, общий вид (местный разрез по продольной оси);
Фиг. 8. - схемы работы отдельного первого шарнира приводного вала (осевое перемещение при нулевом рабочем угле), общий вид (разрез по продольной оси);
Фиг. 9. - схемы работы отдельного первого шарнира приводного вала (при определенном рабочем угле), общий вид (разрез по продольной оси);
Фиг. 10. - второй шарнир (неподвижный в осевом направлении) приводного вала, общий вид;
Фиг. 11. - корпус второго шарнира приводного вала, разрез А-А, вид Б;
Фиг. 12. - обойма второго шарнира приводного вала, разрез В-В, вид Г;
Фиг. 13. - сепаратор второго шарнира приводного вала, разрез Д-Д, разрез Е-Е;
Фиг. 14. - вид Ж и вид З на фиг 13;
Фиг. 15. - упрощенная схема работы второго шарнира приводного вала, общий вид (разрез по продольной оси).
Приводной вал с шарнирами равных угловых скоростей содержит кинематически связанные с шлицевыми концами 1 и 2 валика 3 шарниры 4 и 5.
Первый шарнир 4, подвижный в осевом направлении, включает в себя полый корпус 6, герметизированный сзади и имеющий дорожки качения 7 на внутренней цилиндрической поверхности, неподвижно закрепленную с первым 1 из шлицевых концов валика 3 обойму 8 с дорожками качения 9 на наружной поверхности, управляющую втулку 10, установленную на валике 3 за обоймой 8 с возможностью скольжения по нему (валику 3) и с возможностью контакта первым из своих торцов 11 с упором 12, расположенным на валике 3, а вторым торцом 13 - с торцом 14 обоймы 8, шарики 15, установленные в дорожках качения 7, 9 корпуса 6, обоймы 8 и в окнах 16 установленного между корпусом 6 и валиком 3 сепаратора 17, имеющего на наружной поверхности сферический участок 18, контактирующий с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 6, и сферический участок 19 на внутренней поверхности, контактирующий со сферической поверхностью 20, выполненной на управляющей втулке 10.
Второй шарнир 5, неподвижный в осевом направлении, включает в себя корпус 21, обойму 22 и шарики 23, расположенные в сепараторе 24.
Корпус 21 второго шарнира 5, герметизирован сзади и имеет полость 25 со сферической поверхностью 26, разделенной меридиональными канавками 27, имеющими переменную глубину, уменьшающуюся от его торца 28 к его торцу 29. Дно 30 меридиональных канавок 27 имеет постоянную кривизну вдоль корпуса 21 от его торца 28 до конца канавок 27 внутри его полости 25. Причем центр 31 кривизны дна 30 канавок 27 смещен в сторону торца 28 корпуса 21 второго шарнира 5 от центра 32 кривизны сферической поверхности 26 корпуса 21.
Обойма 22 второго шарнира 5 имеет сферическую наружную поверхность 33, разделенную меридиональными канавками 34, имеющими переменную глубину, уменьшающуюся от ее торца 35 к ее торцу 36. Дно 37 меридиональных канавок 34 имеет постоянную кривизну вдоль обоймы 22 от ее торца 35 до ее торца 36. Причем центр 38 кривизны дна 37 канавок 34 обоймы 22 смещен в сторону ее торца 36 от центра 32 кривизны ее сферической наружной поверхности 33. Внутри обоймы 22 выполнено шлицевое отверстие 39.
Сепаратор 24 второго шарнира 5 имеет наружную 40 и внутреннюю 41 сферические поверхности. В сепараторе 24 сделаны окна 42 для размещения шариков 23, расположенных в одной плоскости. Окна 42 разделены между собой перемычками 43.
Шарики 23 расположены в меридиональных канавках 27 корпуса 21 и в канавках 34 обоймы 22 с весьма малым зазором.
Первый 4 и второй 5 шарниры герметизированы спереди гофрированными чехлами 44 и 45.
Чехол 44 установлен на посадочном участке 46 корпуса 6 первого шарнира 4 и на посадочном участке 47 конца 1 валика 3 установочными участками большего 48 и меньшего 49 диаметров соответственно.
Чехол 45 установлен на посадочном участке 46 корпуса 21 второго шарнира 5 и на посадочном участке 47 конца 2 валика 3 установочными участками большего 48 и меньшего 49 диаметров соответственно.
Управляющая втулка 10 первого шарнира 4 зафиксирована от возможности поворота относительно валика 3 выполненными в ней и на валике 3 взаимодействующими элементами 50 и 51 соответственно, и выполнена с выемками 52, предназначенными для возможности вхождения в них шариков 15 и расположенными соответственно напротив дорожек качения 9 обоймы 8 с образованием между ними в теле управляющей втулки 10 выступающих клювиков 53, на которых выполнены участки сферической поверхности 20, причем донные части 54 образующих поверхностей выемок 52 управляющей втулки 10 расположены между плоскостями «α» и «β» ее первого 11 и второго 13 торцов.
1
1
2
2
Второй шарнир 5 выполнен с восемью шариками 23 и с соответствующим количеством меридиональных канавок 27 в корпусе 21, меридиональных канавок 34 в обойме 22 и соответствующим количеством окон 42 в сепараторе 24, причем отношение диаметра «D» сферической поверхности 26 корпуса 21 к диаметру «d» шариков 23 находится в пределах 4,1÷4,3, отношение радиуса «R» продольной кривизны дна 30 меридиональных канавок 27 в корпусе 21 к диаметру «d» шариков 23 - в пределах 2,38÷2,45, отношение диаметра «D» наружной сферической поверхности 33 обоймы 22 к диаметру «d» шариков 23 - в пределах 3,6÷3,7, отношение радиуса «R» продольной кривизны дна 37 меридиональных канавок 34 в обойме 22 к диаметру «d» шариков 23 - в пределах 1,3÷1,48, отношение расстояния «K» от центров 31 и 38 продольной кривизны меридиональных канавок 27 и 34 в корпусе 21 и обойме 22 до центра 32 кривизны сферических поверхностей (сферической поверхности 26 корпуса 21 и сферической наружной поверхности 33 обоймы 22) к диаметру «d» шариков 23 - в пределах 0,17÷0,22.
В частном случае, первый шарнир 4 приводного вала выполнен с восемью шариками 15 и с соответствующим количеством дорожек качения 7 в корпусе 6, дорожек качения 9 в обойме 8 и соответствующим количеством окон 16 в сепараторе 17 и выемок 52 в управляющей втулке 10.
В частном случае, взаимодействующие элементы 50 и 51 управляющей втулки 10 первого шарнира 4 и валика 3 приводного вала выполнены в виде двух пар лысок, а именно на управляющей втулке 10 выполнены в виде лысок взаимодействующие элементы 50, а на валике 3 выполнены в виде лысок взаимодействующие элементы 51.
В частном случае, упор 12 на валике 3 первого шарнира 4 приводного вала выполнен в виде торцевых участков валика 3, образующих внутренние кромки взаимодействующих элементов 51 в виде лысок.
В частном случае, что шлицы шлицевых соединений обойм 8, 22 шарниров 4, 5 и концов 1, 2 валика 3 приводного вала выполнены эвольвентными, причем шлицы концов 1, 2 валика 3 выполнены эвольвентными спиральными.
В частном случае, у второго шарнира 5 приводного вала в поперечном сечении сепаратора 24 по центру кривизны 32 его наружной 40 и внутренней 41 сферических поверхностей, по меньшей мере, в двух его диаметрально противоположных окнах 42 расстояние «S» от перемычки 43 до перемычки 43 превышает расстояние «N» между торцами 35 и 36 обоймы 22.
В частном случае, корпус 6 первого шарнира 4 приводного вала соединен сзади со своим наружным валом 55, а корпус 21 второго шарнира 5 соединен сзади со своим наружным валом 56.
За счет выполнения управляющей втулки 10 первого шарнира 4 зафиксированной от возможности поворота относительно валика 3 выполненными в ней и на валике 3 соответствующими взаимодействующими элементами 50 и 51, и за счет выполнения ее с выемками 52, предназначенными для возможности вхождения в них шариков 15 и расположенными соответственно напротив дорожек качения 9 обоймы 8 с образованием между ними (выемками 52) в теле управляющей втулки 10 выступающих клювиков 53, на которых выполнены участки сферической поверхности 20, - появилась возможность расположения этой сферической поверхности 20 управляющей втулки 10, контактирующей со сферическим участком 19 сепаратора 17, ближе по сравнению с прототипом к плоскости «γ» проходящей через центры шариков 15, а поскольку по условиям кинематики шарниров равных угловых скоростей расстояния от плоскости «γ», проходящей через центры шариков 15, до плоскостей, перпендикулярно расположенных к оси вращения сепаратора 17 и проходящих через вершины его сферических участков 18 и 19, одинаковы, то расстояние между этими плоскостями уменьшается, что в свою очередь, опять-таки по условиям кинематики шарниров равных угловых скоростей приводит к увеличению наибольшего рабочего угла шарнира. Чем ближе друг к другу расположены перпендикулярные к оси вращения сепаратора 17 и проходящие через вершины его сферических участков 18 и 19 плоскости (т.е. когда сепаратор 17 более короткий), тем на больший угол может переместится крайняя наружная точка на наружном диаметре сепаратора 17, со стороны расположения его сферического участка 19, к внутренней поверхности корпуса 6 первого шарнира 4 относительно центра поворота сепаратора 17. Центр поворота сепаратора 17 в шарнире расположен в плоскости «γ», проходящей через центры шариков 15. К тому же, сближение сферических участков 18 и 19 сепаратора 17 первого шарнира 4 друг к другу - означает уменьшение его длины, массы и увеличивает ход в шарнире (т.е. увеличивает относительное перемещение его корпуса 6 и валика 3).
За счет выполнения второго шарнира 5 с восемью шариками 23 и с соответствующим количеством меридиональных канавок 27, 34 в корпусе 21, обойме 22 и соответствующим количеством окон 42 в сепараторе 24, и за счет оптимально подобранной оптимизации пропорций размеров сопряженных составляющих деталей этого шарнира 5, его конструкция обладает улучшенными техническими характеристиками: повышенной грузоподъемностью при той же массе и габаритах относительно шарнира в приводе прототипа, увеличенными наибольшими рабочими углами, что совместно с увеличенными наибольшими рабочими углами первого шарнира 4 приводит к увеличению суммарных максимальных рабочих углов шарниров приводного вала, к повышению его грузоподъемности в целом.
Сборка и установка приводного вала с шарнирами равных угловых скоростей осуществляется следующим образом.
По первому шарниру 4 приводного вала на первом этапе осуществляется подсборка сепаратора 17 с управляющей втулкой 10, для этого управляющая втулка 10 сферической поверхностью 20 заводится в контакт со сферическим участком 19 на внутренней поверхности сепаратора 17.
Далее, на посадочный участок 47 первого конца 1 валика 3 одевается гофрированный чехол 44 установочным участком 49 меньшего диаметра, на котором закрепляется хомут 57.
Потом, в управляющую втулку 10 первого шарнира 4 приводного вала заводится первый конец 1 валика 3 с совмещением их взаимодействующих элементов 50 и 51, в частности, в случае показанном на фигурах, взаимодействующих элементов 50 и 51 выполненных в виде двух пар лысок.
Затем, в сепаратор 17 первого шарнира 4 приводного вала заводится обойма 8 с одновременной установкой в ее дорожки качения 9 и окна 16 сепаратора 17 шариков 15, причем, обойма 8 заводится в сепаратор 17 с одновременной установкой посредством шлицевого соединения на конец 1 валика 3 таким образом, чтобы ее дорожки качения 9 были расположены строго (точно) напротив выемок 52 управляющей втулки 10, а потом выход обоймы 8 фиксируется стопорным кольцом 58 в канавке конца 1 валика 3.
Далее в корпус 6 первого шарнира 4 приводного вала набивается смазка, а потом участок 48 большего диаметра чехла 44 закрепляется хомутом 59 на посадочном участке 46 корпуса 6.
По второму шарниру 5 приводного вала на первом этапе осуществляется подсборка сепаратора 24 с обоймой 22. Обойму 22 располагают соосно сепаратору 24, потом обойму 22 поворачивают поперечно (близко к перпендикулярному расположению) относительно сепаратора 24 таким образом, что два диаметрально противоположных окна 42 сепаратора 24 с расстоянием «S» от перемычки 43 до перемычки 43 располагаются напротив двух диаметрально противоположных выступа обоймы 22, расположенных между ее меридиональными канавками 34, и далее по продольной оси сепаратора 24 заводят в него обойму 22, которая свободно входит в сепаратор 24 благодаря выполнению его двух диаметрально противоположных окон 42 с расстоянием «S» от его перемычки 43 до перемычки 43 превышающим расстояние «N» между торцами 35 и 36 обоймы 22, а затем, обойму 22 поворачивают относительно сепаратора 34 на прямой угол до совпадения их продольных осей.
Далее подсборку сепаратора 24 с обоймой 22 устанавливают в корпус 21 второго шарнира 5, а затем в окна 42 сепаратора 24 устанавливают шарики 23 заводя их в меридиональные канавки 27 корпуса 21 и меридиональные канавками 34 обоймы 22.
Затем в корпус 21 второго шарнира 5 набивается смазка.
Далее в шлицевое отверстие 39 обоймы 22 второго шарнира 5 вставляется и фиксируется второй конец 2 валика 3, на посадочный участок 47 которого предварительно устанавливается и закрепляется хомутом 60 установочный участок 49 меньшего диаметра защитного чехла 45, участок 48 большего диаметра которого затем закрепляется хомутом 61 на посадочном участке 46 корпуса 21.
Работа конструкции приводного вала с шарнирами равных угловых скоростей в эксплуатации заключается в следующем.
Крутящий момент от силовой передачи (не показана) передается на наружный вал 55 корпуса 6 первого шарнира 4 приводного вала, а далее через его дорожки качения 7 на шарики 15 и дорожки качения 9 обоймы 8, а затем через шлицевое соединение этой обоймы 8 с концом 1 валика 3 на сам валик 3, и далее с шлицов шлицевого соединения второго конца 2 валика 3 с обоймой 22 второго шарнира 5 на саму обойму 22, а затем через меридиональные канавки 34 обоймы 22, шарики 23 и меридиональные канавки 27 корпуса 6 на наружный вал 56 этого шарнира 5, а с вала 56, например, на ведущее колесо транспортного средства (не показан).
Первый шарнир 4 заявляемой конструкции приводного вала выполнен с возможностью относительного осевого перемещения корпуса 6 и его обоймы 8 с шлицевым концом 1 валика 3, а это делает возможным в процессе движения транспортного средства изменяться длине приводного вала (силовой передачи), что требуется, например, при наезде ведущего колеса на неровности дороги. При вертикальных же перемещениях ведущего колеса: в первом шарнире 4 приводного вала изменяются углы между его корпусом 6 и обоймой 8 (концом 1 валика 3), а это позволяет равномерно передавать крутящий момент под любым допустимым углом между ними (между корпусом 6 и обоймой 8 (концом 1 валика 3)); во втором шарнире 5 приводного вала также изменяются углы между его корпусом 21 и обоймой 22 (концом 2 валика 3), что также, как и в первом шарнире 4, позволяет равномерно передавать крутящий момент под любым допустимым углом между ними (между корпусом 21 и обоймой 22 (концом 1 валика 3)).
Относительное перемещение обоймы 8 с шлицевым концом 1 валика 3 и корпуса 6 первого шарнира приводного вала в диапазоне его работы в режиме трения качения заключается в следующем.
При перемещении обоймы 8 с концом 1 валика 3 из корпуса 6 первого шарнира 4 приводного вала обойма 8 с дорожками качения 6 перемещается к управляющей втулке 10, например, на некоторое расстояние "L", т.е. происходит относительное перемещение обоймы 8 относительно корпуса 6 шарнира. Одновременно за счет того, что обойма 8 первого шарнира 4 перемещается относительно корпуса 6 - шарики 15 вращаются между поверхностями дорожек качения 9 обоймы 8 и поверхностями дорожек качения 7 корпуса 6, в результате чего сепаратор 17 совместно с управляющей втулкой 10 совершают дополнительное перемещение относительно корпуса 6 и обоймы 8 на расстояние L/2 (расстояние, равное половине расстояния L). Ограничивает перемещение обоймы 8 первого шарнира 4 вправо относительно корпуса 6 этого шарнира, в диапазоне работы шарнира в режиме трения качения, момент, когда торец 14 обоймы 8 упрется во второй торец 13 управляющей втулки 10. В целом, это перемещение (ход) обоймы 8 с концом 1 валика 3 относительно корпуса 6 шарнира из среднего положения вправо (если смотреть на фиг. 2) до ограничения равно двойному расстоянию от торца 14 обоймы 8 до второго торца 13 управляющей втулки 10 в среднем положении втулки 10 и корпуса 6 (т.е. перемещение равно 2L, см. на фиг. 2).
Аналогичный процесс происходит при перемещении обоймы 8 (конца 1 валика 3) внутрь корпуса 6 первого шарнира 4 приводного вала в диапазоне его работы в режиме трения качения, с разницей лишь в том, что перемещение обоймы 8 относительно корпуса 6 ограничивается упором 12 конца 1 валика 3, который упирается в первый торец 11 управляющей втулки 10.
Полное относительное перемещение обоймы 8 (конца 1 валика 3) в диапазоне работы первого шарнира 4 приводного вала в режиме трения качения равно двойной сумме расстояния "L" между торцом 14 обоймы 8 и вторым торцом 13 управляющей втулки 10 и расстояния "M" между первым торцом 11 управляющей втулки 10 и упором 12 конца 1 валика 3 в среднем положении конца 1 валика 3 и корпуса 6, т.е. полное относительное перемещение обоймы 8 (конца 1 валика 3) и корпуса 6 шарнира равно 2L+2M или т.к. M=L, то равно 2L+2L=4L (см. фиг 2).
Работа конструкции второго шарнира 5 приводного вала в эксплуатации более подробно заключается в следующем.
Так, рассмотрим, что происходит во втором шарнире 5 при передаче на его обойму 22 крутящего момента от силового агрегата через первый шарнир 4 и второй конец 2 валика 3.
При угловом смещении во втором шарнире 5, то есть при наклоне валика 3 относительно наружного вала 56, шарики 23, которые расположены в плоскости осей валика 3 и вала 56 или около этой плоскости, выдавливаются криволинейными поверхностями меридиональных канавок 27 и 34 соответственно корпуса 21 и обоймы 22 в биссекторную плоскость, делящую угол между валиком 3 и валом 56 пополам. Шарики 23 шарнира 5 передвигаясь вдоль канавок 27 в корпусе 21 и канавок 34 в обойме 22, наклоняют сепаратор 24, который обеспечивает размещение всех шариков 23 в биссекторной плоскости. Передача через шарнир 5 поворотного момента происходит шариками 23 путем их взаимодействия с поверхностями меридиональных канавок 27 и 34 корпуса 21 и обоймы 22.
В результате выполнения первого шарнира приводного вала с управляющей втулкой, которая зафиксирована от возможности поворота относительно конца вала выполненными в ней и на конце вала взаимодействующими элементами, и выполнения ее с выемками, предназначенными для возможности вхождения в них шариков и расположенными соответственно напротив дорожек качения обоймы с образованием между ними в теле управляющей втулки выступающих клювиков, на которых выполнены участки сферической поверхности, а также, в результате выполнения донных частей образующих поверхностей выемок управляющей втулки с расположением между плоскостями ее первого и второго торцов, и в результате выполнения второго шарнира приводного вала с восемью шариками и с соответствующим количеством меридиональных канавок в корпусе, обойме и соответствующим количеством окон в сепараторе, причем отношение диаметра сферической поверхности корпуса к диаметру шариков находится в пределах 4,1÷4,3, отношение радиуса продольной кривизны дна меридиональных канавок в корпусе к диаметру шариков - в пределах 2,38÷2,45, отношение диаметра наружной сферической поверхности обоймы к диаметру шариков - в пределах 3,6÷3,7, отношение радиуса продольной кривизны дна меридиональных канавок в обойме к диаметру шариков - в пределах 1,3÷1,48, отношение расстояния от центров продольной кривизны меридиональных канавок в корпусе и обойме до центра кривизны сферических поверхностей к диаметру шариков - в пределах 0,17÷0,22, - технический результат, в заявляемом техническом решении, заключающийся в создании конструкции приводного вала с улучшенными техническими характеристиками, а именно с увеличенными суммарными максимальными рабочими углами его шарниров, с увеличенным перемещением относительно друг друга наружных валов его шарниров, с повышенной грузоподъемностью приводного вала в целом, позволяющими всем вместе использовать его в транспортном средстве с двигателем с большим моментом и с подвеской с увеличенным клиренсом, ходом подвески.