Шарнир синхронного вращения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБР ТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (51)М. Кл.

F 16 0 3/30 (22) Заявлено 19.12. 77 (21) 2555853/25-27 (32) 21 12 76

21.12.76

f23) Приоритет— (31) Р 26 57 821.2

P 26 57320.1

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений. и открытий (33) ФРГ

Опубликовано 23.0681. Бюллетень Ио 23

Дата опубликования описания 230681 (53) УДК 621 828.2 (088,8) Иностранцы

Собхи Лабиб Гиргуис и Вернер Круде (ФРГ) (72) Авторы изобретения

Е! г

Иностранная фирма

"Уни-Кардан АГ" (ФРГ) (71) Заявитель (54) ШАРНИР СИНХРОННОГО ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к шарнирам синхронного вращения.

Известен шарнир синхронного.вращения, содержащий корпус со сфери-, 5 ческой наружной поверхностью беэ выступов и продольными канавка.ми на ней, а также шарики, размещенные в канавках корпуса и внутреннего 1,1 элемента и заключенные в сепаратор

Г13.

Однако известный шарнир обладает недостаточной нагруэочной способностью при максимально допустимом угле отклонения из-за отсутствия упоров в корпусе и секторе.

Цель изобретения — повышение нагрузочной способности шарнира при максимально допустимом угле отклонения.

Указанная цель обеспечивается тем, что шарнир синхронного вращения, содержащий корпус со сферической полостью и продольными канавками, установелнный внутри полости внутренний элемент со сферической наружной поверхностью и продольными канавками на ней, а также шарики, размещенные в канавках корпуса и внутреннего

30 элемента и заключенные в сепаратор, снабжен упорами, расположенными на корпусе и сепараторе с воэможностью взаимодействия между собой при максимально допустимом угле отклонения.

При этом упор в корпусе может быть выполнен в виде выступа на сферической поверхности, имеющего опорную поверхность, расположенную концентрично оси вращения, а упор в сепараторе расположен на его торце и выполнен в виде поверхности вращения, Кроме того, упоры в сепараторе и корпусе могут быть выполнены в виде упругих элементов,, например, в виде тарельчатой, спиральной или силообразной пружины, а также,в виде блока нз эластичного формующегося синтетического материала.

Причем наружный диаметр пружины равен диаметру основания шарового сегмента с радиусом шара, равным радиусу сферической поверхности внутреннего элемента, а упор в корпусе может быть выполнен в виде кольца, размещенного на сферической поверхности концентрично оси вращейия.

На фиг.1 показан шарнир синхронного вращения с упорной поверхностью в наружном шарнирном элементе, про841604

На стенке полости 2 наружного шарнирного элемента 1 имеется расположенная концвнтрично к оси вращения

3 упорная поверхность 16, на которую опирается сепаратор 10 своей опорной поверхностью 17 при макси- 5О мальном угле наклона.

В одном из конструктивных вариан1 тов упорные поверхности 16 расположены в зоне отверстия наружного элемента 1 и скос образован его торцовой кромкой. Опорная поверхность 17 сепаратора 10, взаимодействующая с упорной поверхность 16, расположена с более тонкой в поперечном разрезе стороны сепаратора 10, и служит одновременно для.повышения статической 60 прочности.

В другом конструКтивном варианте сепаратор 10 опирается на пружину 18, связанную с наружным элементом 1 через выступ 19. Тогда роль опорной по- á5 дольный разрез; на фиг.2 — то же, с максимальным углом наклона элементов; на фиг.3 — шарнир, в котором упорная поверхность лежит в зоне отверстия корпуса; на фиг.4 - шарнир, в котором на упорной поверхности корпуса закреплена пружина; на фиг.5 — шарнир, в котором пружина закреплена на сепаратор;на фиг.б — шарнир, в котором упругий элемент выполнен в виде блока

-из искусственного материала; на фиг 7шарнир, в котором на сепараторе закреплена тарельчатая пружина; на фиг.8 и 9 — варианты выполнения тарельчатой пружины.

Uàðíèð состоит из наружного элемента 1, имеющего полость 2 и ось 15 вращения 3. На внутренней стенке полости 2 по .окружности выполнены желобки или пазы 4, проходящие параллельно оси вращения 3. В полости

2 установлен внутренний элемент 5, 20 наружная поверхность которого имеет продольные желобки или пазы б. Внутренний элемент 5 и приводной вал 7 выполнены из одной детали. На сферической поверхности 8 элемента 9 упра- >> вления, установленного в виде отдельной конструктивной детали на внутреннем элементе 5, установлен сепаратор 10 с полусферической полостью. Центры 11 и 12 наружной сферы 8 и внутренней полости сепаратора 10 рас- ЗО положены по разные стороны от плоскости, проходящей через шарики 13.

Сепаратор 10 содержит распределенные по его окружности окна 14, в которых удерживаются шарики 11, служащие для передачи крутящего момента, которые располагаются также в двух противоположных желобках или пазах 4 и б наружного шарнирного элемента 1 корпуса и внутреннего шар- gQ нирного элемента . Для уплотнения полости 2 служит сильфон 15 в виде гармошки. верхности 16 выполняет конусная поверхность 20.

Кроме того, в одном из вариантов пружина 21 может быть закреплена на сепараторе 10 с помощью фиксирующего элемента 22, тогда в качестве упорной поверхности в наружном элементе 1 предусмотрена кольцеобразная поверхность 23, в которой пружина

21 при отклонении шарнира доходит до упора 16.

Сила воздействия пружины различна и зависит от типа шарнира. Так шарниры с большим сдвигом и большим углом наклона требуют большего нагруженин, чем шарниры с малым сдвигом.

Упругий элемент 24 может быть выполнен также в виде блока из эластичного формующегося синтетического материала, который кольцеобразно охватывает выступ 19 наружного сферического элемента 1. При йзгибе шарнира конусная поверхность 25 сепаратора

10 наталкивается на пружинный элемент и сжимает его. Благодаря сжатию упругого элемента 24 на сепаратор 10 действует противоположно направленная сила.

На сепараторе 10 может быть при- креплена также тарельчатая пружина

26, которая опирается на кольцо 27, расположенное на наружном элементе 1 в виде отдельной конструктивной детали, на поверхности которогс выполнена опорная поверхность 16.

Шарнир может быть выполнен также в виде ДО-шарнира. Это шарниры, в которых шарики 13 управляются сепаратором 10 в. плоскости, проходящей через биссектрису угла наклона. При этом необходимо чтобы сепаратор имел внутреннюю и наружную шаровую поверхности, средние точки которых не были бы идентичны со средней точкой шарнира.

Тарельчатая пружина 26 может быть выполнена различной формы, например содержать прорези,."28, распределенные по окружности радиально снаружи внутрь, причем в этой конструкции пружина 26 при изгибе шарнира может выгибаться только на соответствующих прилегающих деталях.

Тарельчатая пружина 26 может быть выполнена также в виде сплошного диска без прорезей.

Применение тарельчатых пружин 26 на сепараторе 10 предпочтительнее, так как сепаратор производит движение только на половинный угол наклона, в результате чего требуется незначительное конструктивное пространство.

Шарнир работает следующим образом.

При максимальном угле наклона внутреннего элемента 5 сепаратор 10 вследствие упора не в срстоянии со- . вершать дальнейшее вращательное движение, так что шарики 13 в начальном участке наклона лежат в плоскости

841604

Формула изобретения

29, которая к центральной оси внутреннего элемента 5 расположена под меньшим углом, чем к .плоскости биссектрисы 30. При дальнейшем наклоне внутреннего элемента 5 этот угол становится еще больше, чем полуугол между центральными осями внутреннего и наружного элемента, так что центры шариков располагаются в плоскости 31, угол между которой и цен-, тральной осью внутреннего элемента 5 больше угла между плоскостью биссектрисы угла и центральной осью элемента 5.

Вследствие обусловленного изготовлением зазора между деталями шарнир имеет стремление к тому, что плоскость, содержащая центры шариков 13, перемещается с увеличивающимся уг-. лом наклона в направлении плоскости

29. Эта плоскость в виде круга перемещается при дальнейшем угле наклона шарнира благодаря тому, что сепаратор 10 во время качающегося вращения прилегает своей опорной поверхностью

17 к частям окружности упорной поверхности 16 в направлении плоскости в которой лежит теоретическая биссектриса 30, а затем в направлении плоскости 31.

В этом положении шарики 13 отжима.ются обратно от кромки желобка в его основание и тем самым возникает повышенная предельно допустимая нагрузка шарнира, в результате чего при изгибе шарнира опора проходит приблизительно под углом 20-23 . Под определенным углом изгиба конусная поверхность 20 прилегает полностью и пружина 18 больше не может прогибаться.

Изобретение позволяет увеличить нагрузочную способность шарнира при максимальном угле наклона благодаря тому, что при угле наклона, несколько меньшем максимального, сепаратор прилегает к упору, в результате чего при дальнейшем наклоне внутреннего шарнирного элемента сепаратор снова занимает половину угла наклона между внутренним и наружным шарнирными элементами. Этим достигается независимый от нагрузки возврат шариков в плоскость биссектрисы угла наклона и безупречное синхронное вращение.

Выполнение упора упругим позволяет создать усилие, действующее в противоположном направлении по отношению к опрокидывающему моменту,которое позволяет облегчить управление шарниром.

1. Шарнир синхронного вращения, содержащий корпус со сферической полостью и продольными канавками,установленный внутри полости внутренний элемент со сферической наружной поверхностью и продольными канавкам и йа ней, а также шарики, размещенные в канавках корпуса и внутреннего элемента и заключенные в сепаратор, отличающийся тем, что, с целью увеличения его нагруэочной способности при максимально допустимом угле отклонения, он снабжен упорами, расположенными на корпусе и сепараторе с воэможностью взаимодействия между собой при максимально допустимом угле отклонения.

2. Шарнир по п.1, о т л и—

15 ч а ю шийся тем, что упор в корпусе выполнен в виде выступа на сферической поверхности, имеющего опорную поверхность, расположенную концентрично оси вращения, а упор в сепараторе расположен на его торце и выполнен в виде поверхности вращения.

3. Шарнир по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что упор в сепараторе выполнен в виде упругого элемента.

4. Шарнир по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что упор в корпусе выполнен в виде упругого элемента.

5. Шарнир по пп.3 и 4, о т л и— ч а ю шийся тем, что упругий

ÇÎ элемент выполнен в виде тарельчатой пружины. б. Шарнир по пп.3 и 4, о т л ич а ю шийся тем, что упругий элемент выполнен в виде спиральной

35 пружины.

7. Шарнир по пп.3 и 4, о т л и ч а ю шийся тем, что упругий элемент выполнен в виде силообразной пружины.

40 8. Шарнир по пп.3 и 4, о т л и ч а ю шийся тем, что упругий элемент выполнен в виде блока иэ эластичного формующегося синтетического материала.

9. Шарнир по пп.3,5 и б, о т л и— ч а ю шийся тем, что наружный диаметр пружины равен диаметру основания шарового. сегмента с радиусом шара, равным радиусу сферической по50 верхности внутреннего элемента.

16. Шарнир по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что .упор в корпусе выполнен в.виде кольца, размещенного сферической поверхности концентрично оси вращения.

55 Приоритет по п у н к т а м : 21.12.76 по п.1;

21.12.76 по пп.2-7.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка 9 2168203, кл. F 16 D 3/30, 1971.

841604

Составитель И.Крылова

Редактор Н.Егорова Техред A. Бабинец Корректор С.Щомак

Заказ 4885/85 Тираж 1006 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

123035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4