Универсальный шарнир

сОПИСАНкЙЕ 682152 Союз СоветскизСоциалистическихРеспублик ИЗОБРЕТЕН ИЯ К ПАТЕНТУ(51) М. Кл. Р 16 О 3/3 22) Заявлено 223) Приоритет31) Р 2114536 Государственный комитег ссср по делам изобретений и открытийубликовано та опубликования Авторизобретения Иностранец Собхи Лабиб Гиргиу(54) УНИВЕРСАЛЬНЫИ ИРНИР ся к области рнир,ыми каи корпус змеще пуса лючен негоонутнаправл ей внутр ора могу кими или иыть выполи, взаимоповерхносканавок внут Изобретение относит машиностроения,Известен универсальный ш содержащий корпус с продоль навками, установленный внут внутренний элемент с продол канавками, а также шарики, ные, в продольных канавках к и внутреннего элемента и за ные в сепаратор (11 Шарнир является сдвигающимся,т.е. внутренний элемент совместнос сепаратором и шариками может пе"ремещаться вдоль оси вращения относительно корпуса, чем больше этоперемещение, тем меньше может бытьугол наклона оси вращения внутреннего элемента:относительно угла нак"лона оси вращения корпуса. Таким Юобразом, угол наклона соединяемыхвалов ограничен величиной их осевого перемещения,Целью изобретения являетсяувеличение компенсационной способности с одновременным упрощением монтажа универсального шарнира.Это достигается тем, что универсальный шарнир снабжен направляющей,неподвижно закрепленной на внутреннем З 0 элементе и взаимодействующий с внутренней поверхностью сепаратора.Направляющая может быть выполнена в виде группы отдельных шпонокили группы шпонок, соединенных вкольцо с помощью перемычек,Наружная поверхность внутренэлемента может быть выполнена пФорме взаимодействующей с ней вренней поверхности направляющей,например, конусной.Наружная поверхность яюшеи взаимодействующая с н енняя поверхность сепарат тбыть выполнены сферичес цлиндрическими.Каждая шпонка может биена с боковыми выступамдействуюшими с,боковымитими смежных продольныхреннего элемента.Перемычки направляющей со стороны, обращенной к шарикам, могутиметь для частичного размещенияэтих шариков сферические углублениа поперечное сечение перемычек может иметь форму поперечного сечения продольных канавок внутреннегоэлемента, и перемычки должны бытьрасположены в этих канавках,На Фиг. 1 изображен универсаль.ный шарнир, продольный разрез; наФиг,- 4 - то же, вариант исполценил; на Фиг. 5 - шарнир, изображение в мау(симально наклонном положении; на Фиг б - Фиксирующее кольцо, вид сбоку; на Фиг, 7 - тоже, вид спереди; на Фиг. 8 - продольная канавка с шариком,разрез;наФиг,9 - шпонкавариант исполненияшпонки;на Фиг.10 - 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 разрезу 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 перемычкамиу на Фиг. 18 то же, поперечный разрез; на фиг.19 - то же, вид сверху; на Фиг. 20 сепаратору на фиг. 21 - монтаж сепаратора в корпусеу на Фиг. 22 схема взаимного расположения направляющей и сепаратора; на Фиг. 23 монтаж сепаратора в корпусе, продольный разрезу на Фиг. 24 - то же, вид спереди; на Фиг. 25 - универсальный шарнир, пример использования,Корпус 1 универсального шарнираимеет 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 11, 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 шарнирапополам, этим и обеспечивают синхронное движение.Направляющая 13 на внутреннем элементе 4 может быть закреплена ц)5 20 25 30 35 40 45 50 55 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.фиг.3) лишь тем,что пружинное кольцо 14 выполнено соответстДля того, чтобы фиксирующее кольцо 22 оставалось в этом положении, два уголка 24 на верхнем лепестке(5 20 25 30 40 23 (см. Фиг. 7) загнуты в сторонукраев 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, 5, находящаяся в вертикальном положении относительно средней плоскости шарнира, 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 6 удалены от оси не на одинаковое расстояние, а именно, верхний шарик (см. Фиг. 5) выходит на расстояние г иэ отверстия сепаратора.Высота отверстия сепаратора Ь (см. Фиг. 1) должна быть больше или равняться сумме расстояний г и(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 .Ь 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 условияхв поперечном разрезе изображеныодин над другим шарик 25 в канавке26 корпуса 27 известного шарнираи шарик 28 в канавке 29 корпуса 1предлагаемого шарнира. При данномсмещении середины и центра изгибавнутренней поверхности внешнеготела видно, что возможная высотаотверстия сепаратора И 9 в предлагаемом шарнире может быть больше,чем высота отверстия сепаратора Ь в известном шарнире. В связи с этимв предлагаемом шарнире возможно уве"личение угла наклона. Направляющая 13 (см. Фиг. 9 и 10) 45 может быть выполнена в виде шпонки30, имеющей с внешней стороны сферическую поверхность 31, с которой взаимодействует внутренняя вогнутая сферическая поверхность соответству ющего 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 внутреннегоэлемента 4, причем ведет эа собой сепаратор по своей сферической поверхности 31.Шпонка 33 (см. Фиг. 11-12) отличается тем, что ее внешняя поверх" ность является цилиндрической пЬверхностью 34, а не сферической поверхностью, причем цилиндрическаяповерхность имеет несколько меньший радиус, чем вогнутая сферическаяповерхность 35.Таким образом, сепаратор насаживают вогнутой сферической поверхностью только на оба внешних краяшпонки ЗЗ.Шпонка,показанная на фиг. 11-12,отличается тем,что ее внутренняя поверхность 36 плоская,потоьцг.она соприкасается по линиям с полуцилиндрической поверхностью виутреннего элемента 4.Поскольку шпонки воспринимаютлишь небольшие усилия управлениядостаточно осуществлять неправлвииепри помощи кромок, несмотря иа точто они и являются после относите" ъьно короткого времени эксплуатациинесколько иэношенньвв, Шпонка (см,фиг. 14) по изготовлению дешевле,чем шпонка по фиг. 9-10, посколькуцилиндрическую поверхность иа вневней стороне и прямую поверхность навнутренней стороне изготовлять легче, чем сферическую поверхность иавнешней стороне и цилиндрическуюповерхность 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 в поперечном разрезе имеет У-образную форму и взаимодействует с соответствующей У-образной поверхностью 39внутреннего элемента 4.Таким образом, шпонка 37 удержи"вается в направлении по окружностии не нуждается в боковой поддержкепосредством шариков бШпонка 37может быть более узкой, чем шпонки30 и 33.Боковая Фиксация шпонки 39 (см. фиг. 15-16) осуществляется посредством выдающихся в сторону элементовнаправления 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 максимальнойвеличиной жесткости. Шпонки 45 перемычками 44 заполняют полностью объем между вогнутой сферической поверхностью (см, фиг. 17), и внешней поверхностью внутрен" него тела шарнира б, включая объемпродольных канавок 5. При этомперемычки, соединяющие шпонки 45,имеют вогнуто-сферическую форму ирасположены между шпонками. Положение шарика б (см. Фиг. 17) соответ82152 8внутрь но диагонали насадок на своем кольцевом теле, входящих в соответствующие тангенциальные пазы, выполненные на внутреннем элементешарнира. фиксирующая деталь 51 имеет радиальные шлицы, обеспечивающие5 возможность монтажа. формула изобретения 7 6ствует таковому у максимально наклонного шарнира.На фиг. 19 и 20 показан сепаратор 8 для предлагаемого шарнира.Сепаратор по Фиг. 20 имеет в середи"не каждого отверстия 46 аксиальныйпродольный паз 47 такой ширины и глубины, что в него можно поместитьперемычку между двумя продольнымиканавками корпуса. Таким образомстановится возможным аксиальное введение сепаратора 8 в корпус 1. Монтаж сепаратора заканчивают поворотомна половину центрального угла расположения соседних канавок.Сепаратор 48 (см. Фиг. 21) име"ет, по крайней мере, два противолежащих диагональных участка с поперечными пазами 49 такой ширины идлины, которая позволяет приниматьперемычку 50 между продольными канавками 3 корпуса 1. Таким образом,имеется воэможность аксиальной ус.тановки сепаратора в положение,повернутым на 90 . После установкиосепаратор поворачивают на 90 , такчто его ось будет находится на одной прямой с осью корпуса 1. Затемсепаратор поворачивают на половинуцентрального угла, как и сепараторна Фиг. 20, так что отверстия сепаратора 46 становятся противолежащими канавками 3,Сепаратор 3 и относящаяся к немуперемычка 44 направляющей 43 должны быть рассчитаны так, чтобы перемычки 44 можно было вставить аксиально в сепаратор 8 (на Фиг. 22 показано слева-направо). Для этогодиаметр д цилиндрического участкавнутренней поверхности сепаратора 8должен быть больше, чем саклей боль"шой внешний диаметр Д перемычки 44.Далее диаметрЙ по внутренней окружности сепаратора должен быть больше, чем диаметр О перемычки 44 всредней плоскости. Тогда направляющая в положении с перемычками в середине плоскости отверстий сепаратора вводится аксиально в сепаратори в свое окончательное положениеустанавливается после поворота наполовину описанного ранее центрального угла.В конструкции на фиг. 23 и 24 перемычка для монтажа выравнена, покрайней мере, на двух противолежащихповерхностях.Таким образом, перемычки в положении, повернутом на 90 , возможноаксиально ввести в сепаратор иповернуть в его эксплуатационноеположение.универсальный шарнир на фиг. 25выполнен также как и шарнир нафиг. 1, но имеет звездообразную Фиксирующую деталь 51, которая аксиально удерживается не отдельным кольцом,а имеет одну или несколько загнутых 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 1. универсальный шарнир, содер"жащий корпус с продольными канавками,установленный внутри корпуса внутренний элемент с продольными канавками, а также шарики, размещенные впродольных канавках корпуса и внутреннего элемента и заключенные всепаратор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения компенсационной способности с одновременным упрощением монтажа, он снабженнаправляющей, неподвижно закрепленной на внутреннем элементе и взаимодействующий с внутренней поверхностьюсепаратора.2. Шарнир по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что направляющаявыполнена в виде группы отдельныхшпонок.3. Шарнир по п. 2 о т л и ч а ющ и й с я тем, что направляющаявыполнена в виде группы шпонок, соединенных в кольцо с помощью перемычек.4. Шарнир по пп. 1"3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что наружнаяповерхность внутреннего элементавыполнена по Форме взаимодействующей с ней внутренней поверхностинаправляющей.5. Шарнир по пп. 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что наружнаяповерхность внутреннего элементаи взаимодействующая с ней внутренняяповерхность направляющей выполненыконусными.б, Шарнир по пп. 1-5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что наружнаяповерхность направляющей и взаимодействующая с ней внутренняя поверхность сепаратора выполнены сферичес"кими .7. Шарнир по пп. 1 "б, о т л ич а ю щ и й с я тем, что наружнаяповерхность направляющей и взаимодействующая с ней внутренняя поверх"ность сепаратора выполнены цилиндрическими.8. Шарнир по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что каждаяшпонка выполнена с боковыми выступами, взаимодействующими с боковыми поверхностями смежных продольныхканавок внутреннего элемента,9, Шарнир по пп. 1 и 3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что перемычкинаправляющей со стороны, обращеннойк шарикам, имеют для частичного размещения этих шариков сферическиеуглубления, а поперечное сечение перемычек имеет форму поперечного сечения продольных канавок внутреннего элемента и перемычки расположеныв этих канавках. 6821521 ОИсточники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Патент США 9 3656318,кл. 64 - 21, 1972.682152 Составитель И,Антиповаая Техред Э.Чужих Корректор В.Синицк едактор Л.Н л ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 ф каз 4951/56 Тираж 1139 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушс