Универсальный шарнир

 

с

ОП ИСАНЙЕ

682 1 52

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено 270875 (21) 2168203/25-27

2 (51) М. Кл.

F 16 0 3/30 (32) 2 5.0 3.7 1 (23) Приоритет— (31) Р 2114536,8 (333 iPr

Государственный комитег ссср по делам изобретений и открытий

Опубликовано 25.08.79 Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 25.0879 (53) УЙК 621.825. .6 (088. 8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Собхи Лабиб Гиргиус (APE) Иностранная фирма Уни — Кардан АГ (ФРГ) (73) Заявитель (54) УНИВЕРСАЛЬНЫИ UAPHHP

25

Изобретение относится к области машиностроения.

Известен универсальный шарнир, содержащий корпус с продольными канавками, установленный внутри корпуса внутренний элемент с продольными канавками, а также шарики, размещенные, в продольных канавках корпуса и внутреннего элемента и заключенные в сепаратор (1).

Шарнир явл я ет с я сдви гающимс я, т.е. внутренний элемент совместно с сепаратором и шариками может перемещаться вдоль оси вращения относительно корпуса, чем больше это перемещение, тем меньше может быть угол наклона оси вращения внутреннего элемента:с(тносительно угла наклона оси вращения корпуса. Таким образом, угол наклона соединяемых валов ограничен величиной их осевого перемещения.

Целью изобретения является увеличение компенсационной способности с одновременным упрощением монтажа универсального шарнира.

Это достигается тем, что универсальный шарнир снабжен направляющей, неподвижно закрепленной на внутреннем элементе и взаимодействующий с внутренней поверхностью сепаратора.

Направляющая может быть выполнена в виде группы отдельных шпонок или группы шпонок, соединенных в кольцо с помощью перемычек.

Наружная поверхность внутреннего элемента может быть выполнена по форме взаимодействующей с ней внутренней поверхности направляющей, например, конусной.

Наружная поверхность направляюшей и взаимодействующая с ней внутренHBR поверхность сепаратора могут быть выполнены сферическими или цилиндрическими.

Каждая шпонка может быть выполнена с боковыми выступами, взаимодействующими с,боковыми поверхностями смежных продольных канавок внутреннего элемента.

Перемычки направляющей со стороны, обращенной к шарикам, могут иметь для частичного размещения этих шариков сферические углубления, а поперечное сечение перемычек может иметь форму поперечного сечения продольных канавок внутреннего элемента, и перемычки должны быть расположены в этих канавках.

682152

На фиг. 1 изображен универсальный шарнир, продольный разрез; на фиг. ? - 4 - то же, вариант исполнения; на фиг. 5 - шарнир, изображение в ма (симально наклонном по-. ложении; на фиг 6 - фиксирующее кольцо, вид сбоку; на фиг, 7 — то же, вид спереди1 на фиг. 8 — продольная канавка с шариком,разрез;на фиг.9 - шпонка„вариант исполнения шпонки;на фиг.l0 — шпонка,расположенная на внутреннем элементе, поперечный разрез; на фиг. 11 — вариант исполнения шпонки; на фиг.

12 — то же, шпонка, расположенная на внутреннем элементе, поперечный разрез; на фиг. 13 — вариант исполнения шпонки; на фиг. 14 — то же, шпонка расположенная на внутреннем элементе„ поперечный разрез> на фиг. 15 — вариант исполнения шпонки; на фиг. 16 — то же, шпонка, расположенная на внутреннем элементе, поперечный разрез; на фиг. 17 направляющая в виде шпонок, соединенных перемычками; на фиг. 18 то же, поперечный разрез; на фиг.

19 — то же, вид сверху; на фиг. 20 сепаратор, на фиг. 21 — монтаж сепаратора в корпусе; на фиг. 22 схема взаимного расположения направляющей и сепаратора; на фиг. 23 монтаж сепаратора в корпусе, продольный разрез„ на фиг. 24 — то же, вид спереди; на фиг. 25 — универсальный шарнир, пример использования.

Корпус 1 универсального шарнира имеет полость 2 на внутренней поверхности. Параллельно оси корпуса имеются продольные канавки 3. В полости 2 размещен внутренний элемент

4 шарнира с параллельными его оси продольными канавками 5, противолежащими канавкам 3 корпуса. В продольных канавках 3 и 5 расположены шарики 6, через крторые передается вращающий момент между корпусом 1 . и внутренним элементом 4.

Шарики 6 находятся в отверстиях

7 сепаратора 8, имеющего сферическую поверхность 9, которой он базируется на вогнутой сферической поверхности 10 корпуса 1. Сепаратор 8 имеет вогнутую сферическую поверхность 11, которой он входит в сферическую поверхность 12 на внешней стороне направляющей 13.

Центры сферических поверхностей

9, 10 и ll, 12 размещены на одинаковом расстоянии по оси по разные стороны от плоскости, проходящей через оси отверстий сепаратора, для того, чтобы при всех углах наклона средняя плоскость шарнира, проходящая через центры шариков, постоянно совпадала с плоскостью, делящей угол наклона шарнира пополам, этим и обеспечивают синхронное движение.

Направляющая 13 на внутреннем элементе 4 может быть закреплена в

)5

60 осевом направлении пружинным кольцом 14 (см. фиг. 2), которое располагается в совмещенных канавках 15, выполненных на внешней поверхности внутреннего элемента 4 и соответственно на внутренней поверхности направляющей 13.

Корпус 1 (см. фиг. 2 и 3) выполнен в виде колокола, в вогнутую сферическую поверхность 2 которого введен сепаратор 8 с внешней сферической поверхностью 9.

Шарнир (см. фиг. 2) отличается от шарнира (см.фиr.3) лишь тем,что пружинное кольцо 14 выполнено соответственнЬ по профилю внутреннего элемента в поперечном разрезе. Пружинное кольцо 14 имеет с двух сторон каждой ограничивающей продольные канавки 5 перемычки параллельные оси концы 16, которые препятствуют вращению направляющих на перемычках.

В универсальном шарнире по фиг.4 который работает таким же образом, как и шарниры на фиг. 2 и 3, корпус

1 шарнира выполнен в виде относительно узкого кольца.

Если сепаратор 8 конструктивно выполнен таким же образом, как и сепаратор в шарнире по фиг. 2 и 3 направляющая 13 имеет на одном конце пружинный крючок 17, который заходит в паз 18, выполненный на внеш" ней поверхности внутреннего элемента 4. В этой конструкции наружная поверхность 19 внутреннего элемента

4 и взаимодействующая с ней внутренняя поверхность 20 направляющей 13 выполнены конусными °

Шарнир (см. фиг.5) предназначен для больших .углов наклона. Корпус 1 шарнира выполнен в виде колокола, полость 2 которого открыта в одну сторону и ограничена от вогнутой сферической поверхности 21. Направляющая.

13 крепится на внутреннем элементе 4 посредством звездообразного фиксирующего кольца 22, которое своим внешним звездообразным лепестком 23 (см. фиг. 6 и 7) входит в каждый паэ на внутренней поверхности направляющей. Кольцо 22 удерживается в аксиальном положении посредством пружинного кольца 24, находящегося в пазе, выполненном на внутреннем элементе 4. При монтаже фиксирующее кольцо 22 (см; фиг. 1) переводят в аксиальное положение справа-налево, причем лепесток 23 заводят в середи" ну канавок 5 внутреннего элемента 4.

После достижения аксиального конечного положенияфиксирующее кольцо 22 поворачивают на половину расстояния между лепестками 23 и устанавливают его в окончательное положение.

Для того, чтобы фиксирующее кольцо 22 оставалось в этом положении, два уголка 24 на верхнем лепестке

682152

20

30

23 (см. фиг. 7) загнуты в сторону краев канавок. Лепестки 23 расположены по диагонали от тела кольца 22 (см. фиг. 6) так, что тело кольца остается вне зоны движения шарика б.

Ось сепаратора (см. фиг. 5р, находящаяся в вертикальном положении относительно средней плоскости taapнира, содержащей центры шариков 6, смещена посередине в объеме относительно середины шарнира, в которой пересекаются оси корпуса 1 и внутреннего элемента 4. В этом положении шарики б удалены от оси не на одинаковое расстояние, а именно, верхний шарик (cM. фиг. 5) выходит на расстояние r иэ отверстия сепаратора.

Высота отверстия сепаратора h (см. фиг. 1) должна быть больше или равняться сумме расстояний r u I (см. фиг. 5), для того, чтобы верхний шарик б при максимальном угле наклона мог выйти эа поверхность, ограничивающую отверстие сепаратора, не выпав из отверстия. Расстояние .h может быть при применении больших шариков, большим, чем в обычных шарнирах с синхронным вращением, которые при других одинаковых размерах допускают применение меньших шариков. Это показано на фиг.

8, где при прочих равных условиях в поперечном разрезе изображены один над другим шарик 25 в канавке

26 корпуса 27 известного шарнира и шарик 28 в канавке 29 корпуса 1 предлагаемого шарнира. При данном смещении середины и центра изгиба внутренней поверхности внешнего тела видно, что возможная высота отверстия сепаратора h>9 в предлагаемом шарнире может быть больше, чем высота отверстия сепаратора h>6 в известном шарнире. В связи с этим в предлагаемом шарнире возможно увеличение угла наклона.

Направляющая 13 (см. фиг. 9 и 10) 45 может быть выполнена в виде шпонки

30, имеющей с внешней стороны сферическую поверхность 31, с которой взаимодействует внутренняя вогнутая сферическая поверхность соответствующего сепаратора.

С внутренней стороны шпонка 30 имеет полуцилиндрическую вогнутую поверхность, находящуюся на полуцилиндрической выпуклой поверхности

32, которая находится между двумя полуцилиндрическими продольными канавками 5 для шариков б. Таким образом, шпонка 30 может скользить аксиально по поверхности 32 внутреннего элемента 4, причем ведет эа собой сепаратор по своей сферической поверхности 31.

Шпонка 33 (см. фиг. 11-12) отличается тем, что ее внешняя поверхность является цилиндрической пЬверхностью 34, а не сферической поверхностью, причем цилиндрическая поверхность имеет несколько меньший радиус, чем вогнутая сферическая поверхность 35.

Таким образом, сепаратор насаживают вогнутой сферической поверхностью только на оба внешних края шпонки 33.Шпонка,показанная на фиг.

ll-12,отличается тем,что ее внутренняя поверхность 36 плоская,потова она соприкасается по линиям с полуцилиндрической поверхностью виутреннего элемента 4.

Поскольку шпонки воспринимают лишь небольшие усилия управления, достаточно осуществлять неправлвиие при помощи кромок, несмотря иа то| что они и являются после относитеъьно короткого времени эксплуатации. несколько иэношенньыи. Шпонка (см. фиг. 14) по изготовлению дешевле, чем шпонка по фиг. 9-10, поскольку цилиндрическую поверхность иа внешней стороне и прямую поверхность на внутренней стороне изготовлять легче, чем сферическую поверхность иа внешней стороне и цилиндрическую поверхность на внутренней стороне.

Шпонки (см. фиг. 9-12) сбоку поддерживаются шариками б, это не является необходимым для шпонок 37 (см. фиг. 13-14), поскольку внутренняя поверхность 38 этих деталей s поперечном разрезе имеет У-образную форму и взаимодействует с соответствующей У-образной поверхностью 39 внутреннего элемента 4.

Таким образом, шпонка 37 удерживается в направлении по окружности и не нуждается в боковой поддержке посредством шариков 6 ° Шпонка 37 может быть более узкой, чем шпонки

30 и 33.

Боковая фиксация шпонки 39 (см. фиг. 15-16) осуществляется посредством выдающихся в сторону элементов направления 40, которые обхватывают перемычку 41 внутреннего элемента и имеют изнутри противолежащую направляющую поверхность 42, с помощью которой онн направляют по оси шпонку 39 по продольным канавкам 5 внутреннего элемента.

На фиг. 17-19 показана направляющая, выполненная в виде группы шпонок, соединенных в кольцо 43 с помощью перемычек 44 с максимальной величиной жесткости.

Шпонки 45 перемычками 44 заполняют полностью объем между вогнутой сферической поверхностью (см. фиг.

17), и внешней поверхностью внутреннего тела шарнира б, включая объем продольных канавок 5. При этом перемычки, соединяющие шпонки 45, имеют вогнуто-сферическую форму и расположены между шпонками. Положение шарика б (см. фиг. 17) соответ82152 8 внутрь о диагонали насадок на своем кольцевом теле, входящих в соответствующие тангенциальные пазы, выполненные на внутреннем элементе шарнира. Фиксирующая деталь 51 имеет радиальные шлицы, обеспечивающие

5 возможность монтажа.

Формула изобретения

7 6 ствует таковому у максимально наклонного шарнира.

На фиг. 19 и 20 показан сепаратор 8 для предлагаемого шарнира.

Сепаратор по фиг. 20 имеет в середине каждого отверстия 46 аксиальный продольный паз 47 такой ширины и глу бины, что в него можно поместить перемычку между двумя продольными канавками корпуса. Таким образом становится возможным аксиальное введение сепаратора 8 в корпус 1. Монтаж сепаратора заканчивают поворотом на половину центрального угла расположения соседних канавок.

Сепаратор 48 (см. фиг. 21) имеет, по крайней мере, два противолежащих диагональных участка с поперечными пазами 49 такой ширины и длины, которая позволяет принимать перемычку 50 между продольными канавками 3 корпуса 1. Таким образом, имеется воэможность аксиальной установки сепаратора в положение, повернутым на 90 . После установки о сепаратор поворачивают на 90, так что его ось будет находится на одной прямой с осью корпуса 1. Затем сепаратор поворачивают на половину центрального угла, как и сепаратор на фиг. 20, так что отверстия сепаратора 46 становятся противолежащими канавками 3.

Сепаратор 3 и относящаяся к нему перемычка 44 направляющей 43 должны быть рассчитаны так, чтобы перемычки 44 можно было вставить аксиально в сепаратор 8 (на фиг. 22 показано слева-направо). Для этого диаметр d цилиндрического участка внутренней поверхности сепаратора 8 должен быть больше, чем саввой большой внешний диаметр Д перемычки 44.

Далее диаметр Й,(по внутренней окружности сепаратора должен быть больше, чем диаметр| О(перемычки 44 в средней .плоскости. Тогда направляющая в положении с перемычками в середине плоскости отверстий сепаратора вводится аксиально в сепаратор и в свое окончательное положение устанавливается после поворота на половину описанного ранее центрального угла.

В конструкции на фиг. 23 и 24 перемычка для монтажа выравнена, по крайней мере, на двух противолежащих поверхностях.

Таким образом, перемычки в положении, повернутом на 90, возможно аксиально ввести в сепаратор и повернуть в его эксплуатационное положение. универсальный шарнир на фиг. 25 выполнен также как и шарнир на фиг. 1, но имеет звездообразную фиксирующую деталь 51, которая аксиально удерживается не отдельным кольцом, а имеет одну или несколько загнутых

3S

1. универсальный шарнир, содер" жащий корпус с продольными канавками, установленный внутри корпуса внутренний элемент с продольными канавками, а также шарики, размещенные в продольных канавках корпуса и внутреннего элемента и заключенные в сепаратор, отличающийся тем, что, с целью увеличения компенсационной способности с одновременным упрощением монтажа, он снабжен направляющей, неподвижно закрепленной на внутреннем элементе и взаимодействующий с внутренней поверхностью сепаратора.

2. Шарнир по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что направляющая выполнена в виде группы отдельных шпонок, 3. Шарнир по п. 2 о т л и ч а юшийся тем, что направляющая выполнена в виде группы шпонок, соединенных в кольцо с помощью перемычек.

4. Шарнир по пп. 1"3, о т л и ч а ю шийся тем, что наружная поверхность внутреннего элемента выполнена по форме взаимодействующей с ней внутренней поверхности направляющей.

5. Шарнир по пп. 1-4, о т л и ч а ю шийся тем, что наружная поверхность внутреннего элемента и взаимодействующая с ней внутренняя поверхность направляющей выполнены конусными. б. Шарнир по пп. 1-5, о т л и ч а ю шийся тем, что наружная поверхность направляющей и взаимодействующая с ней внутренняя поверхность сепаратора выполнены сферичес кими .

7. Шарнир по пп. 1-6, о т л и ч а ю шийся тем, что наружная поверхность направляющей и взаимодействующая с ней внутренняя поверхность сепаратора выполнены цилинд" рическими.

8. Шарнир по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что каждая шпонка выполнена с боковыми выступами, взаимодействующими с боковыми поверхностями смежных продольных канавок внутреннего элемента.

9, Шарнир по пп . 1 и 3, о т л ич а ю шийся тем, что перемычки направляющей со стороны, обращенной к шарикам, имеют для частичного размещения этих шариков сферические углубления, а поперечное сечение перемычек имеет форму поперечного сечения продольных канавок внутренне» го элемента и перемычки расположены в этих канавках.

682152

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент (21K 9 3656318, кл. 64 - 21 1972. ие. 2

682 15>

Составитель И.Антипова

Техред Э.Чужих Корректор В.Синицкая

Редактор Л.Народная

Тираж 1139 Подписное

UÍÈÈÏÈ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Эаказ 4951/56

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4