CS210671B2 - Homokinetic transmission joint - Google Patents

Description

Vynález se týká homokinetického převodového kloubu pro spojení dvou otáčivých součástí, například hřídelů, který má jádro připojené k jedné z otáčivých součátí a opatřené třemi radiálními čepy, na kterých jsou otočně a suvně uloženy tři kulové kladky uložené svými kulovými povrchy v oběžných drahách vytvořených v pouzdru připevněném ke druhé otáčivé součásti a tvořených párem drážek tvaru části toroidu, jejichž střední čára je kruhový oblouk se středem ležícím v blízkosti osy druhé otáčivé součásti.

Je známo, že mezi homokinetickými převodovými klouby představují homokinetické převodové klouby výše popsaného typu zvláštnost, že nemají zařízení pro půlení úhlu sevřeného oběma otáčivými součástmi, které jsou homokinetickým převodovým kloubem spojeny, což má za následek jednoduchou a robustní konstrukci, tedy i velkou trvanlivost a nízkou výrobní cenu.

Pro vytvoření úhlu mezi oběma otáčivými součástmi většího než 30 ° bylo dosud používáno konstrukce homokinetického převodového kloubu, u kterého je jádro se třemi čepy unášeno konci těchto radiálních čepů, upevněných uvnitř součásti tvaru pouzdra s jednou z otáčivých součástí, přičemž druhá součást, mající tvar obiímky, ve které jsou vytvořeny oběžné dráhy, je pevně spojena se druhou otáčivou součástí a je uložena uvnitř zmíněného pouzdra.

Vzhledem k této součinnosti objímky a pouzdra musí pouzdro mít o něco větší vnější průměr než objímka k zamezení vzájemného styku těchto součástí při velkém úhlu obou otáčivých součástí. Velká hodnota tohoto úhlu nutně vede k vytvoření hlubokých drážek v objímce, což snižuje její pevnost a tedy i přenášený kroutivý moment. Dále je nutno omezit průměr kulových kladek, aby nebyla zvětšena šířka drážek a tím dále snížena pevnost objímky. Z toho plyne, že přenášený kroutivý moment takového homokinetického převodového kloubu je pro dané vnější rozměry menší, •než u převodovaných kloubů s jádrem se třemi čepy pro malý úhel obou otáčivých součástí, jejichž jádro je unášeno otáčivou součástí upevněnou zevnitř v jeho objímce.

Úkolem vynálezu je tedy vytvořit homokinetický převodový kloub, který by mohl pracovat při značně velkém úhlu mezi oběma otáčivými součástmi, a jehož přenášený kroutivý moment při stejných vnějších rozměrech by byl značně vyšší, než u známých homokinetických převodových klo-ubů používaných obvykle pro stejné účely.

Vynález řeší úkol tím, že jádro je vytvo210671 řeno- z jednoho kusu -s osovým- čepem, který má v pásmu přilehlém k jádru příčný průřez tvaru trojúhelníka se zaoblenými vrcholy, který má tvar kinematické obálky volného okraje pouzdra s oběžnými drahami.

Je výhodné, když pouzdro· s oběžnými drahami má ve třech pásmech ležících mezi těmito oběžnými drahami podél svého volného okraje tři zkosené plochy nasměrované šikmo do vnitřku pouzdra směrem ke středu kloubu.

Dále je výhodné, - když zkosené plochy jsou směrovány v úhlu 45 ° k ose druhé otáčivé součásti.

Dále je výhodné, když v pásmu přilehlém k jádru má osový čep tři vybrání, jejichž obrys je trojúhelníkový.

Dále je výhodné, když kulové kladky mají průměr rovný alespoň trojnásobku jejich výšky a dvojnásobku vzdálenosti jejich -středu od osy osového čepu, přičemž pouzdro s oběžnými drahami má spojovací pásma mezi dvěma bočními stěnami téže oběžné dráhy.

Dále je výhodné, když jádro je připojenok první otáčivé součásti pomocným spojkovým mechanismem sestávajícím z vnitřního ozubení vytvořeného v kalichu a s ním zabírajícího vnějšího- ozubení vytvořenéhona osovém čepu.

Dále je výhodné, když - první otáčivá součást -a pouzdro s oběžnými drahami jsou opatřeny vnitřní -středící plochou a vnější středící plochou.

Dále je výhodné, když jádro- je připojeno k první otáčivé součásti opěrným kroužkem zajištěným pružným pojistným kroužkem a je ve styku s čelní plochou první otáčivé součásti kulovou plochou.

Dále je výhodné, když opěrný kroužek má vnitřní kulovou plochu, se kterou je ve styku - osazení osového čepu vytvořené jako vnější kulová plocha -stejné křivosti.

Dále je výhodné, když homokinetický převodový kloub - podle vynálezu má středící prostředky sestávající ze - dvou kulových ploch pevně spojených s první otáčivou součástí popřípadě s druhou otáčivou součástí.

Těmito- opatřeními podle vynálezu se dosáhne toho, že převodový homokinetický kloub podle vynálezu má ve srovnání se známými konstrukcemi zvláště malé vnější rozměry a zvýšený přenášený kroutivý moment:

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 je osový řez prvním· provedením homokinetického převodového kloubu podle -vynálezu, obr. 2 je čelní pohled na pouzdro s oběžnými drahami, -obr. 3 je řez podle čáry 3—3 na obr. 1 jádrem homokinetického kloubu z obr. 1, obr. 4 je osový řez druhým provedením homokinetického· převodového kloubu podle vynálezu, obr. 5 je řez homokinetickým převodovým kloubem z obr. 4 podle čáry 5—5 na -obr. 4 a obr. b je osový řez obdobný - obr. . 4 při maximálním úhlu mezi oběma - otáčivými součástmi homokinetického převodového- kloubu podle vynálezu. .·

Na obr. 1 až 3 je znázorněno první provedení homokinetického převodového kloubu podle vynálezu. První otáčivá součást 1, která má osu X—X, má na svém konci jádro- se třemi radiálními čepy 10, jejichž -osy navzájem svírají úhly 120° a jsou v téže - rovině kolmé -k ose X—X první otáčivé součásti 1. Na každém radiálním čepu 10 je uložena kulová kladka 11, jejíž průměr d, její - výška h a vzdálenost r jejího - středu od osy X—X první otáčivé součásti 1 jsou významné pro dosažení maximálního kroutívého momentu přenášeného homokinetickým převodovým kloubem podle vynálezu, jak bude dále vysvětleno.

Se druhou otáčivou součástí 2, která má osu - - - Y, je pevně spojeno pouzdro- 20, ve kterém jsou vytvořeny oběžné dráhy 21 pro kulové kladky 11. Oběžné dráhy 21 mají tvar částí toroidu a každá je tvořena párem drážek kruhového průřezu, jejichž střední čára je kruhový oblouk 22 se středem ležícím v blízkosti osy Y—Y druhé otáčivé součásti 2. V daném příkladu je pouzdro 20 vytvarováno z dutého kusu k vymezení oběžných drah 21 a jeho vnější povrch 23 má tvar koule, což umožňuje dosáhnout zvláště malých vnějších rozměrů homokinetického - převodového kloubu podle vynálezu.

Oběžné dráhy 21 (obr. 1 a 2] jsou vytvořeny tak, že boční stěny 24, 25 dvou susedních oběžných drah 21 se téměř protínají pedél jejich vnitřních okrajů, aniž by pevnost pouzdra 20 tím byla ovlivněna, přičemž mezi dvěma, bočními stěnami 24, 25 téže oběžné dráhy 21 jsou ' spojovací pásma 26.

V pásmech oddělujících dvě sousední oběžné dráhy 21 podél volného okraje 27 pouuzdra 20 jsou vytvořeny zkosené plochy 28 (obr. 1 a 2). Tento zvláštní tvar je důsledkem toho, že čára styku kulových kladek 11 s oběžnými drahami 21 leží v rovině P procházející středy kulových kladek 11 a toroidů oběžných drah 21. Z toho plyne, že okraj oběžné dráhy 21 protíná - kruhový oblouk 22 oběžné dráhy 21 v úhlu 90 ° a osu Y—Y pouzdra 20 v úhlu asi 45 °. To- značí důležité opatření k zamezení styku -s pásmem 12 první otáčivé součásti 1 v případě natočení homokinetického převodového kloubu ve smyslu opačném ke smyslu zobrazeném v obr. 1.

V pásmu 13 první otáčivé součásti 1 (obr. la- 3) v blízkosti -radiálních čepů 10 má první otáčivá součást 1 tvar odpovídající obálce volného okraje 27 pouzdra 20 když homokinetický převodový kloub procuje při maximálním úhlu mezi otáčivými - součástmi 1, 2 (obr. lj. To má za následek, že první -otáčivá součást 1 má průřez trojúhelníka se zaoblenými vrcholy (obr. 3), přičemž tři osy souměrnosti tohoto trojúhelníka jsou rovno210671 běžné s osami radiálních čepů 10. Každé vybrání 14 odpovídající jedné straně trojúhelníka se zakřivenými stranami o proměnlivé hloubce. Toto pásmo 13 první otáčivé součásti tvoří část obálky zkosených ploch 28 pouzdra 20 a spojení těchto tvarů způsobuje možnost zvětšení úhlu mezi otáčivými součástmi 1, 2, aniž by se podstatně snížila pevnost první otáčivé součásti 1.

Tento homokinetický převodový kloub může pracovat s maximálním úhlem mezi otáčivými součástmi 1, 2 asi 42° a s podstatně zvýšeným přenášeným kroutivým momentem.

Příklad bude uveden dále.

První otáčivá součást 1 a pouzdro 20 mají drážky 15 a 29 určené к nasazení neznázorněného těsnicího krytu z elastomeru tvořícího utěsněnou schránku pro mazivo. Kulové kladky 11 jsou znázorněny nasazeny svými otvory na radiálních čepech 10. Mohou také být opatřeny ložiskovými jehlami ke snížení mechanických ztrát a snížení oteplení homokinetického převodového kloubu. Ložiskové jehly mohou být drženy na radiálním čepu 10 kroužkem připevněným šroubem nebo jiným rovnocenným prostředkem.

Na obr. 4, 5 a 6 je znázorněno druhé provedení homokinetického převodového' kloubu podle vynálezu, dále konstrukčně zlepšené a umožňující větší úhel mezi otáčivými součástmi 30, 50. První otáčivá součást 30 má na svém konci kalich 31 opatřený na. svém dnu vnitřním ozubením 32 a u svého vnějšího konce věncem 33, jehož vnitřní povrch 33a má kulový tvar. Jádro 34 je vytvořeno jako samostatný kus a má osový čep 35 mající na levém konci (obr. 4) vnější ozubení 36, které je v záběru s vnitřním ozubením 32 první otáčivé součásti 30 a na pravém konci má tři radiální čepy 37, na kterých jsou nasazeny kulové kladky 38. Vnitřní ozubení 32 a vnější ozubení 36 jsou vytvořena s vůlí, aby umožnila přenos kroutivého momentu při malých úhlech mezi osou X—X první otáčivé součásti 30 a s osou Z—Z osového· čepu 35 jádra 34.

Jádro 34 je drženo v osové poloze vhledem к první otáčivé součásti 30 opěrným kroužkem 39 zajištěným pružným pojistným kroužkem 40 a je opřeno proti čelní ploše první otáčivé součásti 30 kulovou plochou 41. Vnitřní plocha 39a opěrného kroužku 39 a osazení 42 tříčepového jádra 34, které jsou spolu ve styku, jsou vytvořeny jako kulové plochy stejného poloměru.

Druhá otáčivá součást 50, která je dutá, má na svém konci připevněno pouzdro 51 vymezující tři oběžné dráhy 52 tvaru částí toroidu jako u výše popsaného provedení homokinetického převodového kloubu, ve kterých jsou vedeny kulové kladky 38.

Pouzdro 51 má vnější středící plochu 51a kulového tvaru a je uloženo ve věnci 33 pro zajištění dokonalého středění homokinetického převodového kloubu. Podél volného okraje 53 pouzdra 51 v mezilehlých pásmech mezi přilehlými bočními stěnami oběžných drah 52 jsou vytvořeny úkosy 54 svírající úhel asi 45 ⁰ s osou Y—Ύ druhé otáčivé součásti 50.

Stejně jako u prvního provedení homokinetického převodového kloubu je osový čep 35 v pásmu 43 vytvořen tak, že tvoří obálku volného okraje 53 pouzdra 51, když homokinetický převodový kloub pracuje při maximálním úhlu mezi otáčivými součástmi 30, 50, takže osový čep 35 má v tomto pásmu průřez přibližně trojúhelníkový.

Popsaný homokinetický převodový kloub pracuje takto:

Při maximálním úhlu mezi otáčivými součástmi 30, 50 svírá osa Y—Y druhé otáčivé součásti 50 s osou Z--Z osového čepu 35 úhel A rovný 41⁰ až 42 J zatímco osa Z—Z svírá s osou X—X první otáčivé součásti 30 úhel В rovný asi 5 Maximální úhel C mezi osami X—X a Y—Y otáčivých součástí 30, 50 je tedy roven součtu úhlů А а В a může být o něco větší než 46 °.

Obě popsaná provedení homokinetického převodového kloubu podle vynálezu se vyznačují zvláště malými vnějšími rozměry a zvýšeným přenášeným kroutivým momentem. Tento· plyne z následujícího výpočtu. Přenášený kroutivý moment M homokinetického převodového kloubu je dán vzorcem:

Μ = p . d . h . r . n, kde p je střední přípustný tlak na průmět plochy kulové kladky 11 pro obvykle užívané ocel pro valivá tělíska, d je průměr kulových kladek 11, h je výšk kulové kladky 11 nebo užitečného· kulového pásma, r je vzdálenost středu kulové kladky 11 od osy X—X první otáčivé součásti 1, 30 homokinteického ppřevodového kloubu a n je počet kulových kladek 11.

U homokinetického převodového kloubu klasické konstrukce pro dané rozměry dostáváme M — 20 700 p pro úhel 43° mezi osami X—X, Y—Y otáčivých součástí homokinetického převodového kloubu.

Při stejných rozměrech dostáváme pro homokinetický převodový kloub podle obr. 1 až 3 při maximálním úhlu mezi osami X—X, Y—Y 42 ° M = 54 400, pro homokinetický převodový kloub podle obr. 4 až 6 dostáváme M = 41 600 při zmíněném úhlu rovném 46 °.

Obou výsledků je dosaženo bez zvýšení výrobních nákladů homokinetických převodových kloubů.

Je třeba poznamenat, že zkosené plochy vytvořené na volném okraji pouzdra vymezující oběžné dráhy pro kulové kladky, mohou být vytvořeny rovinné nebo s výhodou mírně vyduté. Rovněž vybrání osového čepu jádra, tvořící jeho obálku, mohou mít tvar komplexní, vydutý, vypouklý nebo s dvojím zakřivením, což nepředstavuje nevýhody, jeli tento tvar vytvořen tvářením za studená.

Claims (10)

1. Homokinetický převodový kloub pro spojení dvou otáčivých součástí, například hřídelů, který má jádro připojené k jedné z otáčivých součástí a opatřené třemi radiálními čepy, na kterých jsou otočně a -suvně uloženy tři kulové kladky uložené svými kulovými povrchy v oběžných drahách vytvořených v pouzdru připevněném ke druhé otáčivé součásti a tvořených párem drážek tvaru části toroidu, jejichž střední čára je kruhový oblouk se středem ležícím v blízkosti esy - druhé otáčivé součásti, vyznačený tím, že jádro je vytvořeno- z jednoho kusu s o-sovým čepem (1, 35), který má v pásmu (13, 43), přilehlém k jádru, příčný průřez tvaru trojúhelníka se zaoblenými vrcholy, který má tvar kinematické obálky volného okraje (27, 53) pouzdra (20, 51) s oběžnými drahami.

2. Homokinetický převodový kloub podle bodu 1, vyznačený tím, že pouzdro (20, 51) s oběžnými drahami má ve třech pásmech ležících mezi těmito oběžnými drahami podél svého volného okraje tři zkosené plochy 28, 54) nasměrované šikmo do vnitřku pouzdra (20, 51) směrem ke - středu kloubu.

3. Homokinetický převodový kloub podle bodu 2, vyznačený tím, že zkosené plochy (28, 54) jsou směrovány v úhlu 45 ° k oSe druhé otáčivé součásti (2, 50·).

4. Homokinetický převodový kloub podle bodu 1, vyznačený tím, že v pásmu (13, 43) přilehlém k jádru má osový čep (1, 35) tři vybrání, jejichž obrys je trojúhelníkový.

5. Ho-mokinetický převodový kloub podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že kulové kladky (11) mají průměr (d) rovný alespoň trojVYNÁLEZU násobku jejich výšky (h) a dvojnásobku vzdálenosti (r) jejich -středu od osy osového čepu (1), přičemž pouzdro (20) s oběžnými drahami má spojovací pásma (26) mezi dvěma bočními stěnami téže oběžné dráhy.

6. Horno-kinetický převodový kloub podle bodů 1 až 5, vyznačený tím, že jádro- (34) je připojeno k první otáčivé součásti (.30) pomocným spojkovým mechanismem sestávajícím z vnitřního ozubení (32) vytvořeného v kalichu (31) as ním zabírajícího- vnějšího ozubení (36) vytvořeného na osovém čepu (35).

7. Homokinetický převodový kloub podle bodů 1 až 5, vyznačený tím, že první otáčivá součást (30) a pouzdro (51) s oběžnými drahami jsou opatřeny vnitřní -středící plochou (33a) a vnější -středící plochou (51a).

8. Homokinetický převodový kloub podle bodů 6 a 7, vyznačený tím, že jádro (34) je připojeno k první otáčivé součásti (30] opěrným kroužkem (39) zajištěným pružným pojistným kroužkem (40) a je ve styku s čelní plochou první otáčivé součásti (30) kulovou plochou (41).

9. Homokinetický převodový kloub podle bodu 8, vyznačený tím, že -opěrný kroužek (39) má vnitřní kulovou plochu (39a), - se kterou je ve styku - osazení (42) osového čepu (35) vytvořené jako vnější kulová plocha stejné křivosti.

10. Homokinetický převodový kloub podle bodů 6 až 9, vyznačený tím, že má -středící prostředky sestávající ze dvou kulových ploch (33a, 51a) pevně spojených s první otáčivou součástí (30), popřípadě s druhou otáčivou součástí (50).