Система вентиляции воздуха для шарниров равных угловых скоростей - RU2690747C1
Код документа: RU2690747C1
Чертежи
Описание
Область техники
Изобретение относится к шарниру равных угловых скоростей для использования в транспортном средстве, имеющем систему вентиляции с клапаном.
Предшествующий уровень техники
В транспортных средствах, имеющих приводной механизм с одним или более ведущими валами или карданными валами, которые работают с регулируемым углом, используются один или более шарнирных узлов равных угловых скоростей. Шарнирный узел равных угловых скоростей позволяет одному или более ведущим валам или карданным валам приводного механизма передавать энергию вращения, генерируемую двигателем транспортного средства, с помощью регулируемого угла с постоянной угловой скоростью без существенного увеличения трения или люфта. В стандартных шарнирах равных угловых скоростей используется узел резинового пыльника для герметизации компонентов шарнирного узла равных угловых скоростей от воздействия окружающей среды. Кроме того, в стандартных шарнирах равных угловых скоростей обычно используются консистентная смазка или другая смазка для уменьшения износа и снижения величины трения в системе шарниров равных угловых скоростей. И, наконец, в стандартных шарнирных узлах равных угловых скоростей используется узел гибкого пыльника, который герметизирует компоненты шарнирного узла равных угловых скоростей от воздействия окружающей среды. Узел гибкого пыльника способствует удерживанию консистентной смазки или другой смазки внутри шарнирного узла равных угловых скоростей.
Когда во время эксплуатации шарнирный узел равных угловых скоростей поворачивается и вращается, давление внутри шарнирного узла равных угловых скоростей увеличивается. Также следует принять во внимание, что давление внутри шарнирного узла равных угловых скоростей увеличивается и уменьшается на основании условий окружающей среды, в которых работает шарнирный узел равных угловых скоростей. Когда давление в шарнирном узле равных угловых скоростей увеличивается и уменьшается, он прикладывает усилие к пыльнику шарнирного узла равных угловых скоростей, тем самым постоянно изменяя форму и геометрию пыльника. Кроме того, когда давление в шарнирном узле равных угловых скоростей изменяется, это приводит к тому, что именуется как контакт между частями пыльника. Контакт между частями пыльника означает контакт друг с другом тех частей пыльника, которые обычно не контактируют друг с другом. И, наконец, когда давление внутри шарнирного узла равных угловых скоростей изменяется, это приводит к тому, что именуется как изменение формы пыльника на обратную. Изменение формы пыльника на обратную означает раздувание наружу в осевом направлении тех частей пыльника, которые не должны раздуваться наружу в осевом направлении. Все это ведет к нежелательному уменьшению срока службы и долговечности узла пыльника. Таким образом, было бы полезно разработать способ сброса давления внутри шарнирного узла равных угловых скоростей и увеличить срок службы и долговечность пыльника шарнирного узла равных угловых скоростей.
Для частичного уменьшения давления внутри шарнирного узла равных угловых скоростей в обычных шарнирных узлах равных угловых скоростей обеспечено использование вентиляционного отверстия. Указанное вентиляционное отверстие позволяет сбрасывать излишнее давление из шарнирных узлов равных угловых скоростей, тем самым, уменьшая величину силы, действующей на пыльник. Общая проблема, связанная с этими системами, состоит в том, что из шарнирного узла равных угловых скоростей через вентиляционное отверстие может вытекать некоторое количество консистентной смазки или смазочной текучей среды, содержащейся в шарнирном узле равных угловых скоростей. Утечка консистентной смазки или смазочной текучей среды обычно происходит в случаях, когда шарнирный узел равных угловых скоростей находится в статическом состоянии не в процессе эксплуатации, и шарнирный узел равных угловых скоростей поворачивается на угол θ, так что вентиляционное отверстие оказывается ниже линии заполнения консистентной смазкой или смазочной текучей средой. Как только вентиляционное отверстие оказывается ниже линии заполнения консистентной смазкой или смазочной текучей средой, консистентная смазка или смазочная текучая среда начинает вытекать из узла шарнирного узла равных угловых скоростей. Это ведет к снижению срока службы шарнирного узла равных угловых скоростей. Таким образом, было бы полезно разработать систему вентиляции шарнирного узла равных угловых скоростей, которая сбрасывает излишнее давление из шарнирного узла равных угловых скоростей и уменьшает и/или устраняет утечку консистентной смазки или смазочной текучей среды из шарнирного узла равных угловых скоростей, когда узел находится в статическом состоянии.
Для решения проблемы, связанной с вытеканием консистентной смазки или смазочной текучей среды из шарнирного узла равных угловых скоростей во многих шарнирных узлах равных угловых скоростей обычно используют клапан. Указанный клапан обычно изготавливают из гибкого материала и запрессовывают в вентиляционное отверстие шарнирного узла равных угловых скоростей. Как только давление внутри шарнирного узла равных угловых скоростей достигает заданного значения давления, краевой участок клапана изгибается, обеспечивая сброс излишнего давления из шарнирного узла равных угловых скоростей в атмосферу. Вентиляция этих стандартных систем с клапаном зависит только от внутреннего давления в шарнирном узле равных угловых скоростей и не зависит от того, в каком состоянии находится шарнирный узел равных угловых скоростей, статическом или динамическом. Проблема, связанная со стандартными системами с клапаном, состоит в том, что если конструкция клапана такая, что клапан не изгибается до тех пор, пока внутреннее давление в шарнирном узле равных угловых скоростей не будет соответствовать относительно высокому давлению, это будет вызывать прикладывание неприемлемого по величине усилия к пыльнику, и/или нежелательный контакт частей пыльника и/или изменение формы пыльника, что ведет к уменьшению срока службы и долговечности пыльника. В отличие от этого, если конструкция клапана такая, что клапан изгибается при слишком низком давлении, клапан будет открываться очень легко, что может вызвать нежелательное вытекание консистентной смазки или смазочной текучей среды из шарнирного узла равных угловых скоростей. Таким образом, было бы полезно разработать систему вентиляции шарнирного узла равных угловых скоростей, которая позволяет клапану открываться при более низком давлении, когда шарнирный узел равных угловых скоростей находится в динамическом состоянии, по сравнению с давлением, когда он находится в статическом состоянии.
Раскрытие изобретения
Система вентиляции воздуха для шарнирного узла равных угловых скоростей содержит внутреннюю обойму, наружную обойму, множество элементов, передающих крутящий момент, втулку привода, гайку привода и узел пыльника. Наружная обойма шарнирного узла равных угловых скоростей имеет стенку. Стенка наружной обоймы шарнирного узла равных угловых скоростей содержит вентиляционное отверстие, имеющее первый проходящий в осевом направлении канал и второй проходящий в осевом направлении канал. Радиально проходящая стенка соединяет как единое целое второй проходящий в осевом направлении канал с первым проходящим в осевом направлении каналом на стенке наружной обоймы. Первый проходящий в осевом направлении канал имеет диаметр D1, который больше диаметра D2 второго проходящего в осевом направлении канала на стенке наружной обоймы.
Внутри вентиляционного отверстия в стенке наружной обоймы шарнирного узла равных угловых скоростей, по меньшей мере, частично установлен клапан, содержащий, упорную часть, дисковую часть и вентиляционную часть. Упорная часть клапана содержит первую осевую внутреннюю часть, вторую осевую наружную часть и проходящую радиально наружу часть, которая расположена между первой осевой внутренней частью и второй осевой внутренней частью. Первая осевая внутренняя часть, по меньшей мере, частично расположена внутри первого проходящего в осевом направлении канала в стенке наружной обоймы шарнирного узла равных угловых скоростей. Кроме того, вторая осевая наружная часть упорной части клапана расположена внутри второго проходящего в осевом направлении канала в стенке наружной обоймы.
Дисковая часть, имеющая внутреннюю поверхность и наружную поверхность, расположена в осевом направлении рядом со второй осевой наружной частью упорной части клапана. Дисковая часть клапана проходит радиально наружу от второй осевой наружной части упорной части клапана.
Дыхательная часть клапана имеет проходящее в осевом направлении кольцо, которое заканчивается радиально проходящей стенкой. По меньшей мере, часть края радиально проходящей стенки вентиляционной части клапана находится в непосредственном контакте, по меньшей мере, с частью наружной поверхности стенки наружной обоймы.
Краткое описание чертежей
Сказанное выше, а также другие преимущества изобретения станут понятными специалистам в этой области из приведенного далее подробного описания со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 схематично показан шарнирный узел равных угловых скоростей согласно варианту осуществления изобретения, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 2 – шарнирный узел равных угловых скоростей на фиг. 1 в статическом состоянии под максимальным углом β перекоса, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 3 – шарнирный узел равных угловых скоростей на фиг. 1 и 2 в динамическом состоянии под максимальным углом β перекоса, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 4 – шарнирный узел равных угловых скоростей на фиг. 1, 2 и 3, имеющий наружную обойму с вентиляционным отверстием и клапаном согласно варианту осуществления изобретения, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 5A – часть шарнирного узла равных угловых скоростей на фиг. 1, 2, 3 и 4, имеющего наружную обойму с вентиляционным отверстием и клапаном согласно варианту, показанному на фиг. 4, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 5B – клапан согласно варианту, показанному на фиг. 4 и 5A, вид снизу;
на фиг. 6 – графическое представление воспроизведенных характеристик клапана, показанного на фиг. 4, 5A и 5B, на основании угловой скорости шарнирного узла равных угловых скоростей, давления и радиально-прессовой посадки кромочной части клапана;
на фиг. 7 – шарнирный узел равных угловых скоростей на фиг. 1 – 5A, имеющий клапан согласно другому варианту осуществления изобретения, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 8A – часть шарнирного узла равных угловых скоростей на фиг. 1 – 5A и 7, имеющего наружную обойму с вентиляционным отверстием согласно варианту осуществления изобретения и клапаном, показанным на фиг. 7, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 8B – клапан согласно варианту, показанному на фиг. 7 и 8A, вид снизу;
на фиг. 9 – шарнирный узел равных угловых скоростей на фиг. 1 – 5A, 7 и 8A, имеющий наружную обойму с вентиляционным отверстием согласно другому варианту осуществления изобретения и клапаном, показанным на фиг. 4, 5A и 5B, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 10 – часть шарнирного узла равных угловых скоростей на фиг. 1 – 5A, 7, 8A и 9, имеющего наружную обойму и вентиляционное отверстие, показанное на фиг. 9, и клапан, показанный на фиг. 4, 5A, 5B и 9, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 11 – шарнирный узел равных угловых скоростей на фиг. 1 – 5A, 7, 8A, 9 и 10, имеющего наружную обойму с вентиляционным отверстием согласно еще одному варианту осуществления изобретения и клапаном, показанным на фиг. 7, 8A и 8B, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 12 – часть шарнирного узла равных угловых скоростей на фиг. 1 – 5A, 7, 8A и 9 – 11, имеющего наружную обойму и вентиляционное отверстие, показанное на фиг. 11, и клапан, показанный на фиг. 7, 8A, 8B и 11, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 13 – часть шарнирного узла равных угловых скоростей на фиг. 1 – 5A, 7, 8A, и 9 – 12, имеющего наружную обойму с вентиляционным отверстием и клапаном согласно еще одному варианту осуществления изобретения, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 14 – часть зоны контакта клапана и наружной обоймы согласно варианту, показанному на фиг. 13, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 15 – часть шарнирного узла равных угловых скоростей на фиг. 1 – 5A, 7, 8A, и 9 – 14, имеющего наружную обойму с вентиляционным отверстием согласно другому варианту осуществления изобретения и клапан, показанный на фиг. 13 и 14, вид сбоку в разрезе; и
на фиг. 16 – часть зоны контакта клапана и наружной обоймы согласно варианту, показанному на фиг. 15, вид сбоку в разрезе.
Варианты осуществления изобретения
Следует принять во внимание, что изобретение допускает ряд других ориентаций и поэтапных последовательностей при отсутствии прямых указаний противоположного содержания. Также следует принять во внимание, что конкретные устройства и процессы, показанные на чертежах и описанные далее, являются только примерами вариантов выполнения концепций изобретения, определенных в формуле изобретения. Следовательно, конкретные размеры, направления или другие физические характеристики, относящиеся к раскрытым вариантам выполнения, не должны рассматриваться как ограничивающие, если иное особо не оговорено.
Описан шарнирный узел 20 равных угловых скоростей. Шарнирный узел 20 равных угловых скоростей описан применительно к транспортному средству (не показано). Однако специалист средней квалификации в этой области должен принять во внимание, что изобретение могло бы найти применение в промышленности, производстве локомотивов и авиационно-космической технике.
Шарнирный узел 20 равных угловых скоростей можно использовать в дорожных и внедорожных транспортных средствах. Кроме того, шарнирный узел 20 равных угловых скоростей можно использовать в полноприводных транспортных средствах. Также следует принять во внимание, что шарнирный узел 20 равных угловых скоростей можно использовать в заднеприводных транспортных средствах или переднеприводных транспортных средствах.
На фиг. 1 показан шарнирный узел 20 равных угловых скоростей согласно варианту осуществления изобретения. Шарнирный узел 20 равных угловых скоростей содержит наружную обойму 22, внутреннюю обойму 24, сепаратор 26, множество элементов 28, передающих крутящий момент, втулку 30 привода, гайку 32 привода и узел 34 привода. Вставной вал-шестерня 36 входит в зацепление с возможностью передачи приводного усилия с втулкой 30 привода, и втулка 30 привода входит в зацепление с возможностью передачи приводного усилия с внутренней обоймой 24. Предпочтительно, наружная обойма 22, внутренняя обойма 24, втулка 30 привода, гайка 32 привода, узел 34 пыльника и вставной вал-шестерня 36 выровнены с продольной осью шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. Шарнирный узел 20 равных угловых скоростей может быть разновидностью шарнира Рцеппа. Однако следует принять во внимание, что шарнирный узел равных угловых скоростей может быть шарниром равных угловых скоростей любого типа или разновидности.
Наружная обойма 22 является полым цилиндрическим телом, образованным из жесткого материала, например, помимо прочего, из железа, стали, алюминия или их сплавов. Как правило, наружную обойму изготавливают ковкой с последующей механической обработкой на вспомогательной операции. Однако следует принять во внимание, что наружная обойма 22 может быть образована с помощью других процессов из любого жесткого материала. На наружной обойме 22 образован крепежный конец 40, который соединен с валом (не показан) с возможностью передачи приводного усилия. Как вариант, следует принять во внимание, что крепежный конец 40 может быть соединен с элементом любого другого типа.
На внутренней поверхности 44 наружной обоймы 22 образовано множество наружных дорожек 42 качения. Каждая из наружных дорожек 42 качения имеет дугообразный профиль, который следует по дугообразной траектории, причем дугообразная траектория имеет центральную точку, отличающуюся от центральной точки шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. Предпочтительно, наружная обойма 22 содержит восемь образованных в ней наружных дорожек 42 качения. Однако следует принять во внимание, что каждая из наружных дорожек 42 качения может иметь недугообразный профиль, и в наружной обойме 22 может быть образовано любое количество наружных дорожек 42 качения. Множество наружных дорожек 42 качения равномерно распределено вокруг оси наружной обоймы 22.
Внутренняя поверхность 44 наружной обоймы 22 является сферической поверхностью, имеющей центральную точку, отличающуюся от центральной точки шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. Радиус внутренней поверхности 44 взаимосвязан с наружной поверхностью 46 сепаратора 26. Множество наружных дорожек 42 качения и внутренняя поверхность 44 точно механически обработаны для использования в качестве поверхностей шарнирного узла 20 равных угловых скоростей, как известно по существующему уровню техники.
Внутренняя обойма 24 является полым элементом, образованным из жесткого материала, например, помимо прочего, из железа, стали, алюминия или их сплавов. Следует принять во внимание, что внутренняя обойма 24 может быть образована с помощью любого обычного процесса из любого жесткого материала. Когда втулка 30 привода входит в зацепление с возможностью передачи приводного усилия с внутренней обоймой 24, внутренняя обойма 24 обычно размещается посредством шлицов на концевой части втулки 30 привода.
Внутренняя обойма 24 содержит наружную поверхность 27 внутренней обоймы и внутреннюю поверхность 29 внутренней обоймы. Наружная поверхность 27 внутренней обоймы 24 является сферической поверхностью, имеющей центральную точку, общую с центральной точкой шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. Внутренняя поверхность 29 внутренней обоймы ограничивает, по существу, цилиндрическое отверстие во внутренней обойме 24. На внутренней поверхности 29 внутренней обоймы образовано множество шлицов 52 для зацепления с возможностью передачи приводного усилия внутренней обоймы 24 с втулкой 30 привода.
Во внутренней поверхности 27 внутренней обоймы образовано множество внутренних дорожек 54 качения. Каждая из внутренних дорожек 54 качения имеет дугообразный профиль, который следует по дугообразной траектории. Дугообразная траектория внутренних дорожек 54 качения имеет центральную точку, которая отличается от центральной точки шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. Кроме того, диаметр дугообразного профиля каждой из внутренних дорожек 54 качения взаимосвязан с диаметром дугообразного профиля каждой соответствующей из наружных дорожек 42 качения. Как показано на фиг. 1, глубина каждой из внутренних дорожек 54 качения варьируется в зависимости от расстояния наружной поверхности 27 внутренней обоймы от оси внутренней обоймы 24. Предпочтительно, внутренняя обойма 24 содержит восемь образованных в ней внутренних дорожек 54 качения. Однако следует принять во внимание, что каждая из внутренних дорожек 54 качения может иметь недугообразный профиль, и во внутренней обойме 24 может быть образовано любое количество внутренних дорожек 54 качения. Множество внутренних дорожек 54 качения равномерно распределено вокруг оси внутренней обоймы 24.
Для прикрепления внутренней обоймы 24 к втулке 30 привода используется пружинное стопорное кольцо 56. Пружинное стопорное кольцо 56 установлено в канавке 58, которая образована в наружной поверхности втулки 30 привода. Как вариант, для прикрепления внутренней обоймы 24 к втулке 30 привода можно использовать крепежный элемент другого типа.
Сепаратор 26 является полым телом, которое расположено между наружной обоймой 22 и внутренней обоймой 24. В неограничивающем примере сепаратор 26 получен механической обработкой жесткого материала, такого как железо, сталь, алюминий или их сплав. Однако следует принять во внимание, что сепаратор 26 может быть образован с помощью других процессов из любого жесткого материала. Кроме того, сепаратор 26 также содержит сферическую наружную поверхность 60 и сферическую внутреннюю поверхность 62. В сепараторе 26 образовано множество отверстий 64.
Сферическая наружная поверхность 60 имеет центральную точку, общую с центральной точкой шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. Сферическая наружная поверхность 60 определяет часть каждого из отверстий 64. Сферическая наружная поверхность 60 сепаратора 26 расположена напротив внутренней поверхности 44 наружной обоймы 22 и контактирует с ней со скольжением. Диаметр сферической наружной поверхности 60 взаимосвязан с внутренней поверхностью 44 наружной обоймы 22. Следует принять во внимание, что сферическая наружная поверхность 60 и внутренняя поверхность 44 могут быть точно механически обработаны для использования в качестве сопрягающихся поверхностей шарнира равных угловых скоростей, как известно по существующему уровню техники.
Сферическая внутренняя поверхность 62 имеет центральную точку, общую с центральной точкой шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. Кроме того, сферическая внутренняя поверхность 62 определяет часть каждого из отверстий 64. Сферическая внутренняя поверхность 62 сепаратора 26 расположена напротив внутренней наружной поверхности 27 внутренней обоймы и контактирует с ней со скольжением. Радиус сферической внутренней поверхности 62 взаимосвязан с радиусом наружной поверхности 27 внутренней обоймы. Следует принять во внимание, что сферическая внутренняя поверхность 62 и наружная поверхность 60 внутренней обоймы могут быть точно механически обработаны для использования в качестве сопрягающихся поверхностей шарнира равных угловых скоростей, как известно по существующему уровню техники.
Множество элементов 28, передающих крутящий момент, представляет собой множество шариков, каждый из которых расположен в отверстиях 64, наружных дорожках 42 качения и внутренних дорожках 54 качения шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. В качестве неограничивающего примера каждый из элементов 28, передающих крутящий момент, представляет собой шариковую опору, выполненную из железа, стали, алюминия или их сплава, как общеизвестно по существующему уровню техники. Однако следует принять во внимание, что множество элементов 28, передающих крутящий момент, может иметь любую другую форму и может быть образовано из любого другого жесткого материала. Диаметр каждого элемента 28, передающего крутящий момент, взаимосвязан с диаметром дугообразных профилей каждой из наружных дорожек 42 качения и внутренних дорожке 54 качения. Элементы 28, передающие крутящий момент, наружные дорожки 42 качения и внутренние дорожки 54 качения точно механически обработаны для использования в качестве сопрягающихся поверхностей шарнирного узла равных угловых скоростей, как известно по существующему уровню техники. Один элемент, передающий крутящий момент, из множества элементов 28, передающих крутящий момент, расположен в контакте с одной из наружных дорожек 42 качения и одной из внутренних дорожек 54 качения. Кроме того, элемент, передающий крутящий момент, также контактирует со скольжением с наружной дорожкой 42 качения и внутренней дорожкой 54 качения, в которых он расположен.
Втулка 30 привода расположена в упор к внутренней обойме 24 и с зацеплением с ней для передачи приводного усилия. В качестве неограничивающего примера втулка 30 привода является кольцевым элементом, образованным из жесткого материала, такого как железо, сталь, алюминий или их сплав. Следует принять во внимание, что втулка 30 привода может быть образована с помощью обычного процесса из любого жесткого материала. Как показано на фиг. 1-3, втулка 30 привода содержит первую концевую часть 66, среднюю часть 68 и вторую концевую часть 70. Первая концевая часть 66 входит в зацепление для передачи приводного усилия с внутренней обоймой 24, а вторая концевая часть 70 входит в зацепление для передачи приводного усилия со вставным валом-шестерней 36.
Первая концевая часть 66 втулки 30 привода, в общем, является частью цилиндрической формы, которая входит в зацепление с помощью шлицов с внутренней обоймой 24. На наружной поверхности первой концевой части 66 образовано множество шлицов 72. Как вариант, следует принять во внимание, что втулка 30 привода может быть образована как одно целое с внутренней обоймой или может быть соединена с ней любым стандартным образом. В первой концевой части 66 втулки 30 привода образована канавка 58.
К втулке 30 привода присоединен упор 74. В частности, упор 74 соединен с первой концевой частью 66 втулки 30 привода. В качестве неограничивающего примера упор 74 выполнен из железа, железного сплава, алюминия, алюминиевого сплава, стали, легированной стали, пластмассы, эластомерного материала, резинового материала и/или углеродного волокна. Следует принять во внимание, что упор может быть выполнен из других жестких материалов.
Как показано на фиг. 2-4, упор 74, в общем, имеет кольцевую форму, так что наружная часть 76 и внутренняя часть 78 определяют полость 84. Полость 84 сообщается по текучей среде с первым вентиляционным отверстием 88, обеспеченным в стенке 90 наружной обоймы 22. Кроме того, полость 84 сообщается по текучей среде с первым вентиляционным отверстием 88 через пространство 92, которое ограничено стенкой 90.
В определенных вариантах осуществления диаметр 84 полости постепенно увеличивается по длине в направлении наружного конца 94 упора 74, как показано на фиг. 1. Полость 84 может иметь форму усеченного конуса. Согласно этому варианту осуществления диаметр полости 84 постепенно увеличивается по длине к наружному концу 94 упора 74. Кроме того, следует принять во внимание, что полость 84 может иметь другую коническую форму.
Наружная часть 76 упора 74 может, в общем, иметь цилиндрическую форму и имеет наружный диаметр 96, который по длине является, по существу, постоянным. По варианту осуществления изобретения толщина наружной части 76 постепенно уменьшается в направлении ее наружного конца. Кроме того, наружная часть 76 упора 74 проходит в пространство 92, ограничиваемое стенкой 90 наружной обоймы и расположена рядом со стенкой 90.
Наклонная переходная часть 108 соединяет первую концевую часть 66 втулки 30 привода с наружной частью 76 упора 74. По варианту осуществления изобретения упор 74 образован как единое целое с втулкой 30 привода.
Как описано выше, стенка 90 ограничивает пространство 92. Пространство 92 сообщается по текучей среде с внутренним пространством 82 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей и областью 126, которая частично определена внутренним диаметром 128 вала 130, через первое вентиляционное отверстие 128.
Как показано на фиг. 2 и 3, когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей расположен под максимальным углом β перекоса, наружная часть 76 упора 74 упирается в стенку 90 наружной обоймы 22. Когда наружная часть 76 упирается в стенку 90, положение шарнирного узла 20 равных угловых скоростей ограничивается до положения под максимальным углом β перекоса. При максимальном угле β перекоса наружная часть 76 упирается в отходящую внутрь часть 142 и ее конец 144. Ограничение положения шарнирного узла 20 равных угловых скоростей до положения под максимальным углом β перекоса предотвращает повреждение узла 34 пыльника, которое может иметь место, если положение шарнирного узла 20 равных угловых скоростей превысит положение под максимальным углом β перекоса.
Как показано на фиг. 1, средняя часть 68, по существу, является частью втулки 30 привода в форме диска, который расположен между первой концевой частью 66 и второй концевой частью 70. Средняя часть 68 втулки 30 привода имеет наружный диаметр больше наружного диаметра первой концевой части 66 втулки 30 привода. Средняя часть 68 втулки 30 привода определяет опорную поверхность 146 втулки 30 привода. Как показано на фиг. 1-3, опорная поверхность 146 втулки расположена под углом и соединена с радиальной частью 150, которая проходит, по существу, вертикально. Когда первая концевая часть 66 входит в зацепление с возможностью передачи приводного усилия с внутренней обоймой 24, опорная поверхность 146 втулки располагается напротив части внутренней обоймы 24 взаимосвязанной формы.
Противоположно первой концевой части 66 втулки 30 привода расположена вторая концевая часть 70 втулки 30 привода. Вторая концевая часть 70 втулки 30 привода является полой и содержит часть 152 с первым внутренним диаметром и часть 154 со вторым внутренним диаметром, которые соединены наклонной переходной частью 156. Как показано на фиг. 1-3, часть 152 с первым внутренним диаметром имеет меньший диаметр, чем часть 154 со вторым внутренним диаметром.
Кроме того, вторая концевая часть 70 втулки 30 привода также содержит множество внутренних шлицов 158 на части 152 с первым внутренним диаметром, канавку 160 для пыльника, канавку 162 для первого уплотнительного кольца круглого сечения и канавку 164 для первого пружинного стопорного кольца. В канавке 162 для первого уплотнительного кольца круглого сечения установлено первое уплотнительное кольцо 166 круглого сечения, и в канавке 164 для первого стопорного кольца установлено первое пружинное стопорное кольцо 168. Канавки 162 и 164 и кольца 166 и 168 расположены на наружной поверхности 170 второй концевой части 70 втулки 30 привода. Как показано на фиг. 1-3, вторая концевая часть 70 входит в герметичное зацепление, по меньшей мере, с частью узла 34 пыльника.
Множество внутренних шлицов 158 образовано на части 152 с первым внутренним диаметром второй концевой части 70 для зацепления со вставным валом-шестерней 36 с возможностью передачи приводного усилия. Как вариант, вторая концевая часть 70 может быть соединена со вставным валом-шестерней 36 любым способом, который обеспечивает зацепление со скольжением.
Первое пружинное стопорное кольцо 168 входит в зацепление с канавкой 172 для стопорного кольца в первой внутренней поверхности 174 гайки 32 привода. Первое пружинное стопорное кольцо 168 закрепляет гайку 32 привода на втулке 30 привода в осевом направлении. Как вариант, следует принять во внимание, что вторая концевая часть 70 может быть выполнена с возможностью зацепления с гайкой 32 привода любым общепринятым способом. Кроме того, уплотнительное кольцо 166 круглого сечения герметизирует зону контакта гайки 32 привода и втулки 30 привода.
На наружной поверхности 170 второй концевой части 70 втулки 30 привода обеспечена канавка 160 для пыльника, которая является кольцевым углублением, проходящим в окружном направлении, по меньшей мере, по части наружной поверхности 170 второй концевой части 70 втулки 30 привода. Канавка 160 для пыльника образована между канавками 162 и 164 и средней частью 68. Как показано на фиг. 1-3, канавка 160 для пыльника принимает, по меньшей мере, часть узла 34 пыльника и входит с ней в герметичное зацепление. Как вариант, следует принять во внимание, что вторая концевая часть 70 может быть выполнена с другим элементом, который принимает узел 34 пыльника и обеспечивает его герметичное зацепление с втулкой 30 привода.
Гайка 32 привода является полым кольцевым элементом, содержащим первую часть 176 и вторую часть 178. В неограничивающем примере гайка 32 привода образована из жесткого материала, такого как железо, сталь, алюминий или их сплав. Следует принять во внимание, что гайка 32 привода может быть образована из любого жесткого материала с помощью любого общепринятого процесса. По варианту осуществления изобретения части 176 и 178 гайки 32 привода образованы как единое целое. По меньшей мере, часть первой части 176 гайки 32 привода радиально перекрывает, по меньшей мере, часть второй концевой части 70 втулки 30 привода. Первая часть 176 имеет внутреннюю часть 180 с большим диаметром, больше чем у внутренней диаметральной части 182 второй части 178. Кроме того, первая часть 176 гайки 32 привода содержит канавку 172 для пружинного стопорного кольца.
Рядом с канавкой 172 для пружинного стопорного кольца на первой части 176 гайки 32 привода обеспечена первая скошенная поверхность 184 для облегчения сжатия пружинного стопорного кольца 168 во время сборки.
Внутренний диаметр 182 второй части 178 имеет множество ниток резьбы 186. Нитки резьбы 186 гайки привода входят в зацепление с ответными нитками резьбы вала 36. Кроме того, внутренний диаметр 182 также определяет канавку 195 для второго пружинного стопорного кольца, которая взаимосвязана с канавкой 196 на валу 36. В канавках 195 и 196 установлено пружинное стопорное кольцо 194 для закрепления гайки 32 на валу 36 в осевом направлении. Вал 36 также имеет канавку 190 для уплотнительного кольца круглого сечения, в которой установлено уплотнительное кольцо 192 круглого сечения. Следует принять во внимание, что уплотнительное кольцо 192 круглого сечения уплотняет зону контакта вала 36 и гайки 32.
Как показано на фиг. 1-3, узел 34 пыльника содержит держатель 198 пыльника и пыльник 200. По меньшей мере, часть узла 34 пыльника расположена на наружной обойме 22 и входит в герметичное зацепление с втулкой 30 привода. Часть с подогнутой кромкой держателя 198 пыльника соединяет пыльник 200 с держателем 198 пыльника. Пыльник 200 входит в герметичное зацепление с втулкой 30 привода посредством обода 202 пыльника. По варианту осуществления изобретения обод 202 пыльника является зажимным устройством. Следует принять во внимание, что с шарнирным узлом 20 равных угловых скоростей могут использоваться зажимные устройства других типов для герметичного зацепления пыльника 200 с втулкой 30 привода.
Держатель 198 пыльника является кольцевым элементом, образованным из жесткого материала, например, помимо прочего, из металла, пластмассы, резины или эластомерного материала. Как показано на фиг. 1-3, держатель 198 пыльника прикреплен к наружной обойме 22 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей и входит с ней в герметичное зацепление. Первая концевая часть 204 держателя 198 пыльника входит в зацепление с заплечиком 206, определенным наружной поверхностью 208 наружной обоймы 22. Однако следует принять во внимание, что держатель 198 пыльника может быть соединен с наружной обоймой 22 другими способами. В канавке (не показана), образованной в наружной поверхности 208 наружной обоймы 22, между держателем 198 пыльника и заплечиком 206 может быть установлен уплотняющий элемент (не показан), например, уплотнительное кольцо круглого сечения, для обеспечения уплотнения между держателем 198 пыльника и наружной обоймой 22.
Вторая концевая часть 214 держателя 198 пыльника имеет, по существу, U-образное сечение, которое закрывает часть пыльника 200, тем самым, соединяя пыльник 200 с держателем 198 пыльника. Как вариант, вторая концевая часть 214 может иметь другие формы, которые облегчают соединение пыльника 200 с держателем 198 пыльника.
Пыльник 200 является кольцевым элементом, имеющим, по существу, U-образное сечение и образованным из упругого материала, такого как эластомер. Пыльник 200 облегчает перемещение между наружной обоймой 22 и втулкой 30 привода, поддерживая при этом уплотненное зацепление между ними. Первая концевая часть 216 пыльника 200 соединена с держателем 198 пыльника, как описано выше. Вторая концевая часть 218 пыльника 200 входит в герметичное зацепление с канавкой 160 для пыльника во втулке 30 привода, как описано выше.
Вставной вал-шестерня 36, имеющий первую концевую часть 220, среднюю часть 222 и вторую концевую часть 224, входит в зацепление с возможностью передачи приводного усилия с втулкой 30 привода, когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей находится в собранном состоянии. Вставной вал-шестерня 36 является продолговатым элементом, который образован из жесткого материала, например, помимо прочего из железа, стали, алюминия или их сплава, с помощью стандартного процесса.
Первая концевая часть 220 вставного вала-шестерни 36 имеет, по существу, цилиндрическую форму и образована противоположно второй концевой части 224. Как показано на фиг. 1-3, первая концевая часть 220 вставного вала-шестерни 36 содержит множество наружных шлицов 226, которые соответствуют внутренним шлицам 158 втулки 30 привода. Когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей находится в собранном состоянии, вставной вал-шестерня 36 входит в зацепление с возможностью передачи приводного усилия с втулкой 30 привода через шлицы 158 и 226, так что два указанных компонента вращаются как один. Множество наружных шлицов 226 образовано на наружной поверхности 228 вставного вала-шестерни 36. По другому варианту осуществления изобретения следует принять во внимание, что вставной вал-шестерня 36 может входить в зацепление с возможностью передачи приводного усилия с втулкой 30 привода любым способом, который обеспечивает зацепление со скольжением.
Средняя часть 222, является, по существу, частью цилиндрической формы вставного вала-шестерни 36, образованной между первой концевой частью 220 и второй концевой частью 224. Как показано на фиг. 1-3, средняя часть 222 имеет больший диаметр, чем первая концевая часть 220 вставного вала-шестерни 36. Кроме того, две части 220 и 222 разделены наклонной переходной частью 230. Вышеописанные канавки 196 и 190 для пружинного стопорного кольца и уплотнительного кольца круглого сечения расположены в средней части 222 вставного вала-шестерни 36. Для прикрепления вставного вала-шестерни 36 к гайке 32 привода, так чтобы они вращались вместе, средняя часть 222 вставного вала-шестерни 36 также содержит ряд ниток резьбы 232 для зацепления с нитками резьбы 186 гайки 32 привода.
Вторая концевая часть 224 вставного вала-шестерни 36 входит в зацепление с возможностью передачи приводного усилия с компонентом привода (не показан). По варианту осуществления изобретения вторая концевая часть 224 может иметь коническую шестерню, которая входит в зацепление с компонентом привода (не показан). Однако следует принять во внимание, что вторая концевая часть 224 вставного вала-шестерни 36 может быть выполнена любым образом, позволяющим обеспечить вхождение в зацепление вставного вала-шестерни 36 и компонента привода (не показан) с возможностью передачи приводного усилия.
Во внутреннем пространстве 82 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей находится консистентная смазка или любая другая пригодная смазка для смазывания элементов 28, передающих крутящий момент, и, таким образом, повышения их скользящей способности и увеличения срока службы шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. Когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей вращается с высокими скоростями, во внутреннем пространстве 82 создается давление. Указанное давление в дальнейшем сбрасывается из внутреннего пространства 82 через первое вентиляционное отверстие 88.
Первое вентиляционное отверстие 88 обеспечено, по меньшей мере, на части наружной обоймы 22 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. По варианту осуществления изобретения первое вентиляционное отверстие 88 обеспечено и расположено в стенке 90 наружной обоймы 22 вдоль продольной оси 38 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. Первое вентиляционное отверстие 88 обеспечивает сообщение по текучей среде между пространством 92, которое ограничено стенкой 90 наружной обоймы 22, и областью 126, которая частично ограничивается внутренним диаметром 128 вала 130. На фиг. 1-3 показано первое вентиляционное отверстие 88, выровненное с продольной осью 38 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. По еще одному варианту изобретения (не показан) наружная обойма 22 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей содержит дополнительные вентиляционные отверстия в стенке 90.
Когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей вращается, наружная часть 76 упора перемещается внутри пространства 92. Перемещение упора 74 внутри пространства 92 способствует вентиляции внутреннего пространства 82 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей посредством создания циркуляции воздуха в пространстве 92 и через первое вентиляционное отверстие 88. Циркуляция воздуха через первое вентиляционное отверстие 88 также улучшает вентиляцию внутреннего пространства шарнирного узла 20 равных угловых скоростей и способствует предотвращению засорения первого вентиляционного отверстия 88 и участка рядом с ним.
Крепежная часть 40 наружной обоймы 22 соединена с валом 130 с возможностью передачи приводного усилия. В качестве неограничивающего примера соединение вала 130 с крепежной частью 40 наружной обоймы 22 выполнено посредством сварки, но также могут использоваться другие способы крепления.
Вал 130 содержит область 126, которая ограничена наружной обоймой 22, внутренним диаметром 128 вала 130 и вставкой 234. По варианту осуществления изобретения внутренний диаметр 128 вала 130 является, по существу, постоянным по длине. В объеме изобретения вставка 234 может быть сплошной без зазоров или разрывов. Как показано на фиг. 1-3, вставка 234 установлена в пространстве 236 и проходит непрерывно, плотно прижимаясь к внутреннему диаметру 128 и обеспечивая герметичность и ограничивая область 126.
С областью 126 по текучей среде сообщается второе вентиляционное отверстие 238, которое также сообщается по текучей среде с атмосферой. Давление, создаваемое во внутреннем пространстве 82 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей, сбрасывается в атмосферу через второе вентиляционное отверстие 238. Таким образом, для сброса давления обеспечено сообщение по текучей среде между внутренним пространством 82 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей, пространством 92, первым вентиляционным отверстием 88, областью 126, вторым вентиляционным отверстием 238 и атмосферой.
Второе вентиляционное отверстие 238 расположено в крепежном конце 40 наружной обоймы 22. Несмотря на то, что на фиг. 1 показано одно второе вентиляционное отверстие 238, могут использоваться дополнительные вентиляционные отверстия. Дополнительные вентиляционные отверстия могут быть расположены на одной окружности вокруг крепежного конца 40 или на расстоянии друг от друга. По варианту осуществления изобретения второе вентиляционное отверстие 238 может быть снабжено обратным клапаном (не показан) или другим устройством (не показано) во избежание попадания грязи, мусора или влаги в шарнирный узел 20 равных угловых скоростей и/или забивания вентиляционных отверстий 88, 238.
Как описано выше, в шарнире находится смазка для смазывания и охлаждения деталей шарнирного узла 20 равных угловых скоростей. На фиг. 2 показан пример уровня 240 заполнения смазкой шарнирного узла 20 равных угловых скоростей, когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей находится в статическом состоянии. Когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей находится в статическом состоянии, шарнирный узел 20 равных угловых скоростей не вращается или не вращается сильно. Можно принять во внимание, что уровень 240 заполнения смазкой может варьироваться в различных шарнирах для определенных применений.
На фиг. 3 показан шарнирный узел 20 равных угловых скоростей на фиг. 2 в динамическом состоянии. Другими словами, на фиг. 3 показан уровень 241 заполнения смазкой шарнирного узла 20 равных угловых скоростей, когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей вращается. Когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей вращается, центробежная сила F перемещает смазку на радиально наружные части шарнирного узла 20 равных угловых скоростей.
На фиг. 4, 5A и 5B показан другой вариант выполнения первого вентиляционного отверстия 242. Первое вентиляционное отверстие 242 может состоять из первого проходящего в осевом направлении канала 244, имеющего первый диаметр D1, и второго проходящего в осевом направлении канала 246, имеющего диаметр D2. Второй проходящий в осевом направлении канал 246 непосредственно примыкает в осевом направлении к первому проходящему в осевом направлении каналу 244 и соединен как единое целое с первым проходящим в осевом направлении каналом 244 радиально проходящей стенкой 248. Как показано на фиг. 4 и 5A, диаметр D2 второго проходящего в осевом направлении канала 246 меньше диаметра D1 первого проходящего в осевом направлении канала 244. Первый проходящий в осевом направлении канал 244 и второй проходящий в осевом направлении канал 246 могут быть неразъемно образованы как одно целое со стенкой 90 наружной обоймы 22 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей.
По варианту осуществления изобретения осевая длина первого проходящего в осевом направлении канала 244 может быть больше толщины стенки 90 наружной обоймы 22. Согласно этому варианту осуществления изобретения первая часть 250 наружной поверхности 252 стенки 90 может проходить в осевом направлении. Вторая часть 254 наружной поверхности 252 стенки 90 может проходить от первой части 250 в направлении радиально внутрь. Вторая часть 254 контактирует со вторым проходящим в осевом направлении каналом 246.
Внутри первого вентиляционного отверстия 242, по меньшей мере, частично расположен клапан 256. По варианту осуществления изобретения клапан 256 установлен во втором проходящем в осевом направлении канале 246 и, по меньшей мере, части первого проходящего в осевом направлении канала 244.
Клапан 256 содержит четыре части: дисковую часть 258, вентиляционную часть 260, выступающую часть 262 и упорную часть 264. По варианту осуществления изобретения четыре части клапана 256 неразъемно образованы из одного куска материала. В неограничивающем примере клапан 256 может быть выполнен из пластмассы, резины или эластомерного материала.
Как показано на фиг. 5A, упорная часть 264 клапана 256 состоит из двух частей: первой осевой внутренней части 266 и второй осевой наружной части 268. Первая осевая внутренняя часть 266, по меньшей мере, частично расположена в первом проходящем в осевом направлении канале 244, так что канал 244 является концентричным с первой осевой внутренней частью 266 клапана 256. Вторая осевая наружная часть 268 клапана 256, по меньшей мере, частично расположена во втором проходящем в осевом направлении канале 246, так что канал 246 является концентричным со второй осевой наружной частью 268. По варианту осуществления изобретения вторая осевая наружная часть 268 имеет меньший диаметр, чем второй проходящий в осевом направлении канал 246. В объеме изобретения между каналом 246 и второй осевой наружной частью 268 клапана 256 может быть обеспечен или может быть не обеспечен зазор.
Между первой осевой внутренней частью 266 и второй осевой наружной частью 268 клапана 256 расположена проходящая радиально наружу часть 270. Проходящая радиально наружу часть 270 находится в непосредственном осевом контакте, по меньшей мере, с частью радиально проходящей стенки 248 первого вентиляционного отверстия 242. Эта конструкция предотвращает проталкивание клапана 256 в наружную обойму 22 или извлечение указанного клапана из указанной обоймы.
Первая осевая внутренняя часть 266 может иметь наружную поверхность в форме усеченного конуса, которая сужается в направлении снаружи внутрь. Также допускаются другие формы, включая сюда, помимо прочего, цилиндрическую форму.
В клапане 256 расположен канал 272. Канал 272 имеет первое отверстие 274 в концевой поверхности 276 первой осевой внутренней части 266. Канал 272 проходит, по меньшей мере, через часть корпуса клапана 256. Как показано на фиг. 4, 5A и 5B, первая часть 278 канала 272 проходит в осевом направлении в упорной части 264 клапана 256, в то время как вторая часть 280 канала 272, которая сообщается по текучей среде с первой частью 278, проходит в радиальном направлении. Для соединения двух частей 278 и 280 и, таким образом, соединения по текучей среде первой части 278 и второй части 280 канала 272 можно использовать криволинейный изгиб 282. Как показано на фиг. 5 и 5А, вторая часть 280 канала 272 заканчивается у второго отверстия 284 в наружной поверхности 285 второй наружной осевой части 268 упорной части 264. Второе отверстие 284 может находиться радиально внутри от части второго проходящего в осевом направлении канала 246. Кроме того, второе отверстие 284 может находиться радиально внутри от второй части 254 наружной поверхности 252 стенки 90, которая проходит в направлении радиально внутрь. Канал 272 имеет диаметр D3, причем D3 < D2 < D1. По варианту осуществления изобретения в клапане обеспечен только один канал 272. По варианту выполнения (не показан) клапан 256 может иметь множество каналов.
Рядом с упорной частью 264 клапана 256 в осевом направлении расположена дисковая часть 258, проходящая радиально наружу от указанной упорной части и имеющая внутреннюю поверхность 290 и наружную поверхность 291. По варианту осуществления изобретения дисковая часть 258 может иметь осевое внутреннее углубление 286 на наружной поверхности 288.
Вентиляционная часть 260 клапана 256 содержит проходящее в осевом направлении кольцо 292, имеющее внутреннюю поверхность 294 и наружную поверхность 296. По варианту осуществления изобретения толщина между двумя поверхностями 294 и 296 может быть одинаковой или может варьироваться. По варианту осуществления изобретения в случае одинаковой толщины между двумя поверхностями поверхности 294 и 296 параллельны друг другу и параллельны оси 38 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей.
Радиально внутрь от вентиляционной части 260 проходит кольцо 298 выступающей части 262 клапана 256. Кольцо 298 выступающей части 262 клапана 256 имеет концевую поверхность 300, которая непосредственно контактирует, по меньшей мере, с частью наружной поверхности 250 стенки 90. По варианту осуществления изобретения, по меньшей мере, часть концевой поверхности 300 находится в непосредственном контакте, по меньшей мере, с частью наружной поверхности 250 стенки 90, проходящей в осевом направлении. Как показано на фиг. 4 и 5A, стенка 90 может проходить под первым углом относительно горизонтали.
По варианту осуществления изобретения выступающая часть 262 поджата и находится в непосредственном контакте, по меньшей мере, с частью наружной поверхности 250 стенки 90 наружной обоймы 22. Однако в зависимости от центробежной силы F и давления P воздуха внутри шарнирного узла 20 выступающая часть 262 может избирательно перемещаться в направлении радиально наружу для сброса давления воздуха, создаваемого внутри шарнирного узла 20 равных угловых скоростей.
На фиг. 6 показан пример воспроизведенных характеристик клапана, а именно, частоты вращения, давления и радиально-прессовой посадки выступающей части 298. При определенных условиях окружающей температуры в шарнире 20, например, при 23°C, выступающая часть 298 закрыта при давлении 0 фунт-сила/дюйм² (psi), но он может быть открыт приблизительно при частоте вращения 3000 об/мин и давлении P3. Когда температура в шарнире 20 равна приблизительно 100°C при давлении P1, выступающая часть 298 закрыта в диапазоне частоты вращения от нуля об/мин приблизительно до 3300 об/мин и открыта во всех случаях при частоте вращения выше 3300 об/мин. Когда температура в шарнире 20 равна приблизительно 100°C при давлении P2, выступающая часть 298 открывается приблизительно при нуле об/мин.
На основании вышесказанного следует принять во внимание, что можно исключить перемещение смазки через канал 272 клапана, поскольку при статических условиях в шарнире 20 клапан 256 во всех случаях фактически закрыт. Также следует принять во внимание, что поскольку давление из шарнирного узла 20 сбрасывается надлежащим образом, пыльник 200 сохраняет заданные геометрию и форму, что максимально увеличивает его долговечность и срок службы. Кроме того, за счет использования центробежной силы F для способствования открыванию клапана 256 в динамических условиях клапан 256 может открываться при относительно низком давлении, что благотворно влияет на пыльник 200, как упомянуто выше.
На фиг. 7. 8A и 8B показан другой вариант выполнения клапана 302 для использования с шарнирным узлом 20 равных угловых скоростей. Клапан 302 и шарнирный узел 20 равных угловых скоростей являются таким же, как и на фиг 1-5B, за исключением того, что особо указано далее.
Как показано на фиг. 7. 8A и 8B, клапан 302 оканчивается у вентиляционной части 260 и не имеет выступающей части. Проходящее в осевом направлении кольцо вентиляционной части 260 заканчивается радиально проходящей стенкой 304. По меньшей мере, часть края 306 радиально проходящей стенки 304 контактирует, по меньшей мере, с частью наружной поверхности 308 стенки 90. В показанном варианте выполнения наружная поверхность 308 стенки 90 проходит под вторым углом, причем второй угол больше первого угла относительно горизонтали.
На фиг. 9 и 10 показан другой вариант выполнения клапана 310 с шарнирным узлом 20 равных угловых скоростей. Клапан 310 и шарнирный узел 20 являются таким же, как и на фиг 1-5 и 7-8B, за исключением того, что особо указано далее.
На внутренней поверхности 314 наружной обоймы 22 обеспечено направленное радиально внутрь ребро 312. Ребро 312 расположено в осевом направлении внутрь от первого проходящего в осевом направлении канала 244. По варианту осуществления изобретения ребро 312 расположено в осевом направлении внутрь на достаточную величину, так чтобы обеспечить зазор между ребром 312 и упорной частью 264 клапана310.
Ребро 312 является непроницаемым за исключением отверстия 316 в центре. Как показано на фиг. 9 и 10, отверстие 316 выровнено в осевом направлении с каналом 272 в клапане 310. Ребро 312 может иметь внутреннюю периферийную поверхность 318 диаметром D4, который меньше диаметра D3 канала 272 клапана 310. Меньший диаметр D4 ребра 312 обеспечивает уменьшение течения смазки через канал 272 за счет, по меньшей мере, частичной блокировки канала 272. Кроме того, ребро 312 можно использовать для уменьшения или препятствования вытеканию смазки из шарнирного узла 20, если бы клапан 310 выпал или в иных случаях вышел из строя.
На фиг. 11 и 12 показан еще один вариант выполнения, в котором используется клапан 302 из фиг. 7, 8A и 8B с ребром 312, описанным выше и показанным на фиг. 9 и 10.
На фиг. 13 и 14 показан еще один вариант выполнения, в котором клапан 256 из фиг. 4, 5A и 5B, описанный выше, используется с дополнительным элементом. Как показано на фиг. 13 и 14, дополнительный элемент представляет собой направленный радиально внутрь выступ 320 на кольце 298 выступающей части 262 клапана 256. Согласно этому варианту осуществления изобретения только выступ 320 непосредственно контактирует, по меньшей мере, с частью наружной поверхности 250 стенки 90 наружной обоймы 22. Таким образом, между кольцом 298 выступающей части 262 и наружной поверхностью 250 стенки 90 наружной обоймы 22 существует зазор. Выступ 320 позволяет сбрасывать давление более легко по сравнению с тем, когда вся выступающая часть 262 находится в непосредственном контакте, по меньшей мере, с частью наружной обоймы 22. Давление сбрасывается более легко посредством обхода выступа 320, поскольку он содержит меньше материала, подлежащего перемещению, по сравнению с целиковой выступающей частью 262.
Кроме того, стенка 90 наружной обоймы 22 содержит дополнительный элемент. Как показано на фиг. 13, наружная обойма 22 шарнирного узла 20 равных угловых скоростей содержит на внутренней поверхности 314 стенки 90 наружной обоймы 22 направленную радиально внутрь ступень 324. По варианту осуществления изобретения ступень 324 может занимать место в осевом направлении в первом проходящем в осевом направлении канале 244. В этом варианте выполнения ступень 324 может быть расположена непосредственно рядом с поверхностью упорной части 264, имеющей форму усеченного конуса. Как показано на фиг. 13, внутренняя краевая часть 326 ступени 324 может быть расположена непосредственно рядом с поверхностью упорной части 264, имеющей форму усеченного конуса. Ступень 324 может проходить в осевом направлении за упорную часть 264 клапана 256. По варианту осуществления изобретения ступень 324 имеет внутренний диаметр D5, который меньше диаметра D1 первого проходящего в осевом направлении канала 244. Кроме того, внутренний диаметр D5 ступени 324 больше диаметра D2 второго проходящего в осевом направлении канала 246. По другому варианту выполнения (не показан) внутренний диаметр ступени меньше диаметра второго проходящего в осевом направлении канала.
На фиг. 15 и 16 показан другой вариант выполнения, в котором используется клапан 256 с выступом 320 из фиг 13 и 14. Кроме того, как показано на фиг. 15, также используется ребро 312 из фиг. 9 и 10. Преимущества и функции, описанные выше применительно к вариантам, показанным на фиг. 9, 10, 13 и 14, также обеспечены и в этом варианте выполнения. Как показано на фиг. 15, ступень 324 расположена в осевом направлении снаружи от ребра 312, так что ступень 324 расположена между первым проходящим в осевом направлении каналом 244 и ребром 312 на стенке 90 наружной обоймы 22. Как описано выше, меньший диаметр D4 ребра 312 предназначен для уменьшения течения смазки через канал 272 за счет, по меньшей мере, частичного блокирования канала 272. Кроме того, как показано на фиг. 15, диаметр D4 ребра меньше диаметров D3, D2 и D1, так что D4 < D3 < D2 < D1.
Клапан 256, 302 и 310, описанный выше и показанный на фиг. 4-5B и 7-16, выполнен с возможностью уплотнения вентиляционного отверстия 242 и предотвращения вытекания смазки из шарнирного узла 20 равных угловых скоростей, когда шарнирный узел 20 находится в статическом состоянии. Кроме того, клапан 256, 302 и 310 выполнен с возможностью сброса воздуха из шарнирного узла 20 равных угловых скоростей, когда давление в шарнире достигает неприемлемого уровня, независимо от того, находится ли шарнирный узел 20 в статическом или динамическом состоянии.
Для того чтобы клапан 256, 302 и 310 уплотнял вентиляционное отверстие 242, когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей находится в статическом состоянии, необходимо определить величину уплотняющей силы для герметизации смазки внутри шарнирного узла 20. После определения уплотняющей силы, по меньшей мере, часть вентиляционной части 260 и/или выступающей части 262 клапана 256, 302 и 310 прикладывает уплотняющее усилие заданной величины, по меньшей мере, к части наружной поверхности 252 стенки 90 наружной обоймы 22 шарнирного узла 20.
Как описано выше, клапан 256, 302 и 310 также выполнен с возможностью сброса некоторого количества воздуха из шарнирного узла 20 равных угловых скоростей, когда давление внутри шарнирного узла 20 достигает неприемлемого уровня. Для сброса некоторого количества воздуха из шарнирного узла 20 равных угловых скоростей необходимо определить неприемлемое внутреннее давление воздуха в статическом состоянии шарнирного узла равных угловых скоростей и неприемлемое внутреннее давление воздуха в динамическом состоянии шарнирного узла равных угловых скоростей.
Когда давление P воздуха в шарнире 20 равных угловых скоростей повышается, воздух в шарнире 20 равных угловых скоростей прикладывает радиальное и/или осевое усилие к дисковой части 258, вентиляционной части 260 и/или выступающей части 262 клапана 256, 302 и 310. Когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей находится в статическом состоянии, и давление P воздуха в шарнире 20 достигает заданного неприемлемого уровня давления воздуха в статическом состоянии шарнирного узла равных угловых скоростей, клапан 256, 302 и 310 открывается и сбрасывает некоторое количество воздуха из шарнирного узла 20 в атмосферу. Когда внутренне давление P воздуха в шарнире 20 равных угловых скоростей падает ниже заданного неприемлемого уровня давления воздуха в статическом состоянии шарнирного узла равных угловых скоростей, поджимающее усилие клапана 256, 302 и 310 закрывает и герметизирует клапан 256, 302 и 310.
Когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей находится в динамическом состоянии, и давление P воздуха в шарнире 20 равных угловых скоростей повышается, воздух в шарнире 20 прикладывает радиальное и/или осевое усилие к дисковой части 258, вентиляционной части 260 и/или выступающей части 262 клапана 256, 302 и 310. Кроме того, когда шарнирный узел 20 равных угловых скоростей находится в динамическом состоянии, к дисковой части 258, вентиляционной части 260 и/или выступающей части 262 клапана 256, 302 и 310 прикладывается центробежная сила F. Как только достигается внутреннее давление P воздуха, соответствующее заданному неприемлемому уровню давления воздуха в динамическом состоянии шарнирного узла равных угловых скоростей, клапан 256, 302 и 310 открывается и сбрасывает некоторое количество воздуха из шарнирного узла 20 в атмосферу. Когда внутренне давление P воздуха в шарнире 20 равных угловых скоростей падает ниже заданного неприемлемого уровня давления воздуха в динамическом состоянии шарнирного узла равных угловых скоростей, поджимающее усилие клапана 256, 302 и 310 закрывает и герметизирует клапан 256, 302 и 310.
Использование центробежной силы F, прикладываемой к клапану 256, 302 и 310, когда клапан 256, 302 и 310 находится в динамическом состоянии, позволяет клапану 256, 302 и 310 открывать и вентилировать шарнирный узел 20 равных угловых скоростей при меньшем давлении P воздуха, чем когда шарнирный узел 20 находится в статическом состоянии. Это способствует увеличению срока службы и долговечности узла 34 пыльника.
Согласно положениям патентных законов было описано изобретение, в котором, как считается, представлены предпочтительные варианты осуществления. Однако следует принять во внимание, что изобретение может быть внедрено на практике иным образом, чем показано и описано в конкретных вариантах осуществления, без отклонения от сущности или объема изобретения.
Реферат
Система вентиляции воздуха для шарнира (20) равных угловых скоростей, содержащего внутреннюю обойму (24), наружную обойму (22), сепаратор (26), множество элементов (28), передающих крутящий момент, втулку привода, гайку привода и узел пыльника. Наружная обойма содержит стенку (90), имеющую вентиляционное отверстие (88, 242) с первым и вторым проходящими в осевом направлении каналами (244, 246). Радиально проходящая стенка соединяет как единое целое второй проходящий в осевом направлении канал с первым проходящим в осевом направлении каналом. Клапан (256), имеющий упорную часть (264), дисковую часть (258) и вентиляционную часть (260), по меньшей мере, частично установлен внутри вентиляционного отверстия. Вентиляционная часть (260) также содержит проходящее в осевом направлении кольцо (292), которое заканчивается радиально проходящей стенкой. По меньшей мере, часть (300) края радиально проходящей стенки вентиляционной части клапана находится в непосредственном контакте, по меньшей мере, с частью (250) наружной поверхности стенки наружной обоймы. Достигается повышение надежности. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.
