ПРИВОДНОЙ ВАЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть применена в быстроходных трансмиссионных валах силовой передачи с шарнирами равных угловых скоростей, подвижных в осевом направлении.
Аналогом технического решения является быстроходный шарнир равной угловой скорости, содержащий гофрированный чехол, установленный участком большего диаметра на корпусе шарнира, а участком меньшего диаметра - на валу. Гофрированный чехол содержит два участка гофр, которые связаны между собой армированным участком для придания чехлу прочности с целью предотвращения излишнего его раздувания в средней части при больших оборотах шарнира. Гофр, соединенный с участком большего диаметра чехла, выполнен с наружным диаметром, превышающим наружный диаметр корпуса шарнира. Обе стенки каждого гофра чехла выполнены почти параллельно друг другу, а одна из стенок гофра наименьшего наружного диаметра выполнена с плавным переходом ее в участок меньшего диаметра чехла, которым он установлен на валу (см. заявку РСТ 93/06379, МПК 6 F16D 3/84, публикация 01.04.93 г.).
Недостатком такой конструкции является значительная деформация гофр при осевом перемещении вала, что в конечном итоге приводит к снижению надежности и долговечности чехла и в целом шарнира трансмиссионного вала.
Известен шарнир равной угловой скорости с гофрированным чехлом быстроходного трансмиссионного вала. Чехол содержит гофрированный участок, соединенный с установленными на корпусе шарнира и вала участками большего и меньшего диаметров. Участок меньшего диаметра чехла соединен с гофрированным участком посредством малоподвижного в радиальном направлении элемента. Участок большего диаметра чехла соединен с гофрированным участком посредством малоподвижного в радиальном направлении элемента. Гофрированный участок содержит два гофра, причем каждый из гофр выполнен с наружным диаметром, не превышающим 0,058 м, на каждой же из впадин чехла выполнен усилительный прилив, обращенный к валу (см. патент RU №2216661, МПК 7 F16C 11/06, 2003 г.).
Недостатком такой конструкции является значительная деформация гофр при осевом перемещении вала, что в конечном итоге приводит к снижению надежности и долговечности чехла и в целом шарнира трансмиссионного вала.
Известен шарнир равных угловых скоростей подвижного типа, содержащий защитный чехол с гофрированным участком, соединенным с установочными участками большего и меньшего диаметра, предназначенными для установки на корпус подвижного шарнира и вала соответственно (см. патент РФ №28747 U, МПК 7 F16С 11/06, 2003 г.).
Недостатками технического решения являются: работа чехла с перегибами и повышенным трением между гофрами при использование на шарнирах равных угловых скоростей подвижного типа, т.к. шарниры имеют возможность осевого перемещения его составляющих - корпуса и вала, в результате таких факторов, как большого угла наклона образующих одной из стенок каждого гофра; возможность повышенного шума при соприкосновении вала и стенки шарнира.
Известен привод управляемого колеса, содержащий вал, на шлицевых концах хвостовых частей которого неподвижно закреплены шарниры равных угловых скоростей, внутренние полости которых защищены грязезащитными устройствами, закрепленными посадочными частями посредством хомутов на посадочных участках хвостовых частей вала и на корпусах шарниров (см. патент РФ №65431 U, МПК 8 В60К 17/30, 2007 г.).
Недостатком известного устройства является то, что с целью исключения значительного перемещения вала и шарниров относительно друг друга используется два типа шарниров равных угловых скоростей подвижного и неподвижного типов, что создает неудобства при монтаже и не позволяет использовать полностью высокоскоростные возможности шарнира подвижного типа.
Известен приводной вал транспортного средства, содержащий кинематически связанные с концами вала два шарнира равных угловых скоростей подвижного типа с установленными на шарнирах гофрированными чехлами (см. патент РФ №2027923, МПК 6 F16D 3/26, 1995 г.).
Недостатком известного устройства является то, что приводной вал имеет сложную конструкцию, а для предотвращения осевого перемещения вала один из его концов фиксируют в одной из обойм шарниров, что также усложняет конструкцию.
Известен приводной вал транспортного средства, содержащий кинематически связанные с концами вала шарниры равных угловых скоростей подвижного типа и гофрированные чехлы, каждый из которых соединен с корпусом шарнира и валом участками большего и меньшего диаметров соответственно посредством малоподвижных в осевом направлении элементов, причем вал выполнен с ограничением его продольного перемещения (см. патент Германии №2927648, МПК 2 F16D 3/84, 1981 г.) Данное решение принято за прототип.
Недостатком данного решения является сложность конструкции, наличие дополнительных элементов (пружин), обеспечивающих ограничение продольного перемещения вала.
Задача, решаемая полезной моделью: упрощение конструкции приводного вала при обеспечении ограничения продольной подвижности вала, надежности, долговечности чехла и в целом шарнира приводного вала при высоких оборотах.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном приводном вале транспортного средства, содержащем кинематически связанные с концами вала шарниры равных угловых скоростей подвижного типа и гофрированные чехлы, каждый из которых соединен с корпусом шарнира и валом участками большего и меньшего диаметров соответственно посредством малоподвижных в осевом направлении элементов, в соответствии с полезной моделью гофрированные чехлы имеют не более двух гофр и соединены с валом и шарниром таким образом, что расстояние между участком большего диаметра и участком меньшего диаметра чехла в рабочем положении приводного вала превышает указанное расстояние между участками чехла в статическом состоянии.
Малоподвижные в осевом направлении элементы чехла дополнительно закреплены хомутами.
Чехол снабжен кольцевой вставкой, ограничивающей осевое перемещение роликов шарнира.
Технический результат от использования полезной модели заключается в том, что выполнение каждого гофрированного чехла с двумя гофрами и установленным так, что расстояние между участком большего диаметра и участком меньшего диаметра соответствующего чехла в рабочем положении приводного вала превышает длину чехла в статическом состоянии, позволяет при обеспечении необходимой подвижности приводного вала предотвратить
критические продольные перемещения вала и стабилизировать его работу. Кроме того, такая конструкция вала в сборе с чехлом и шарниром проста и технологична в изготовлении и при сборке, поскольку количество деталей сведено к разумному минимуму, отсутствуют сложные детали, при этом обеспечивается ограниченная подвижность вала, долговечность чехла и шарнира.
Сравнение заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета показывает, что совокупность существенных признаков этого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Предложенное техническое решение промышленно применимо, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Фиг.1 - приводной вал с шарнирами и установленными на нем гофрированными чехлами, продольный разрез.
Фиг.2 - вид А фиг.1 в увеличенном масштабе.
Быстроходный приводной вал 1 снабжен расположенными симметрично и кинематически связанными с ним шарнирами 2 равных угловых скоростей подвижного типа. Шарниры 2 защищены гофрированными чехлами 3. Каждый из чехлов 3 содержит гофрированный участок 4, состоящий из двух гофр 4а, 4в. Каждый из гофр 4а, 4в выполнен с определенным наружным диаметром. Большее количество гофр ведет к неоправданному увеличению толщины стенок чехла с целью создания статического напряженного состояния чехла.
Каждый из чехлов 3 соединен с корпусом 5 соответствующего шарнира 2 и валом 1 участками большего 3а и меньшего 3в диаметров соответственно посредством малоподвижных в осевом направлении элементов 6. Малоподвижность в осевом направлении элементов 6 обеспечивается тем, что они увеличены в размерах (имеют стенки большей толщины, чем гофры), установлены с натягом на корпусе 5 шарнира 2 и на валу 1 и закреплены дополнительными устройствами, например, хомутами 7.
Со стороны участка большего диаметра 3а чехла установлен усиливающий кожух 8, дополнительно прижимающий чехол 1 к корпусу 5 шарнира 2. Чехол 1 снабжен кольцевой вставкой 9, установленной в чехле с натягом, которая дополнительно прижимается к корпусу 5 шарнира 2 кожухом 8.
Шарнир 2 содержит полый корпус 5, имеющий дорожки качения на внутренней цилиндрической поверхности. Внутри корпуса расположен вал 1 с неподвижно закрепленной на нем обоймой 10, на которой также выполнены дорожки качения. Расположенные в дорожках качения шарики 11 установлены в окнах сепаратора 12.
Кольцевая вставка 9, установленная в чехле 3, ограничивает осевое перемещение шариков 11 шарнира 2 и предотвращает их выпадание из корпуса 5 при осевом смещении вала 1.
Гофрированный чехол 3 установлен на валу 1 и шарнире 2 в напряженном состоянии (т.е. имеется эффект пружинения). Данный эффект достигается за счет того, что в рабочем положении вала 1 расстояние между участком чехла 3а большего диаметра, расположенном на корпусе шарнира 2, и участком чехла 3в меньшего диаметра, расположенном на валу 1, больше указанного расстояния в статическом положении чехла 3, то есть чехол растянут вдоль своей оси.
Сборка и установка вала осуществляется в следующей последовательности.
На каждый конец вала 1 устанавливают чехлы 3 и закрепляют участок 3в меньшего диаметра чехла 3 хомутом 7 в месте его рабочего положения. Затем производят сборку шарниров 2 с валом 1. За счет подвижности шарниров 2 на валу 1, шарниры перемещают вдоль вала к его центру и надевают на открытую часть шарнира 2 участок 3а чехла с установленным на нем кожухом 8, закрепляя их посредством хомута 7. При сборке расстояние между участками чехла большего 3а и меньшего 3в диаметров равно размеру чехла 3 в статическом положении. Далее собранный вал устанавливают на автомобиле. При установке вала шарниры 2 перемещают вдоль вала от центра к периферии, растягивая чехлы 3 до напряженного состояния и увеличивая расстояние между участками 3а и 3в чехла.
При работе и соответственно возможном осевом смещении вала 1 в любую сторону чехлы 3, находящиеся в напряженном состоянии (т.е. создающие эффект пружинения), оказывают сопротивление перемещению вала - возвращая его в исходное положение. Чехлы 3 удерживают вал в исходном положении усилием сжатия (для вала усилием растяжения).
Гофрированный чехол 3 обеспечивает надежную защиту шарнира 2 от вредно влияющих факторов (грязь, влага и т.д.) внешней среды во всем диапазоне эксплутационных характеристик быстроходного приводного вала 1.
Дополнительным преимуществом заявляемого решения является то, что повышается устойчивость чехла к радиальному разрыву. Установлено, что при вращении вала 1 с оборотами, близкими к номинальным, имеется тенденция к "раздуванию" чехла 3 от действия центробежных сил, т.е. гофры 4а и 4в стремятся раскрыться, что усугубляется наличием в их полостях смазки, увеличением температуры от трения гофр при работе шарнира, а также перемещением (сжатием, растяжением) гофр, в случае, если шарнир является подвижным в осевом направлении. Это может привести к потере устойчивости чехла 3 в целом и его разрыву.
Выполнение заявляемой конструкции приводного вала с установкой чехлов 3 в напряженном состоянии, с определенным количеством гофр (один или два гофра), а также определенное конструктивное выполнение малоподвижных в радиальном направлении элементов 6 и наличие кожуха 8 предотвращает как осевое смещение вала до возможного контакта с шарниром, так и "раздувание" чехла при вращении вала 3 с оборотами, близкими к номинальным, и обеспечивает надежность, долговечность чехла и в целом шарнира трансмиссионного вала, а также упрощает конструкцию приводного вала по сравнению с конструкцией приводного вала прототипа.
Приводной вал и его элементы могут быть изготовлены с использованием существующего технологического оборудования.