Герметичный сферический шарнир - RU138198U1

Чертежи

Описание

2420-197995RU/022

ГЕРМЕТИЧНЫЙ СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР

ОПИСАНИЕ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

[001] Настоящая полезная модель относится к сферическому шарниру.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Известно использование шарового шарнира на самоходном грейдере, например, в точке соединения между подъемным цилиндром и тяговой рамой. Сферический шарнир смазывают смазкой, и, следовательно, время от времени обслуживают для пополнения смазочного материала.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

[003] В соответствии с аспектом настоящей полезной модели, сферический шарнир содержит гнездо, шаровой палец и уплотнение. Гнездо содержит наружное кольцо. Шаровой палец содержит вал, внутреннее кольцо, в котором расположен вал, и фиксатор кольца, прикрепленный к валу и удерживающий внутреннее кольцо на валу. Внутреннее кольцо расположено внутри наружного кольца. Фиксатор кольца устанавливает осевой конец шарового пальца относительно оси вала. Наружное кольцо и внутреннее кольцо содержат соответственно первую сферическую поверхность и вторую сферическую поверхность. Первая и вторая сферические поверхности сферически ответны друг другу. Уплотнение создает герметичное соединение между наружным кольцом и внутренним кольцом. Гнездо и фиксатор кольца взаимодействуют между собой, обеспечивая ограничитель перемещения, который ограничивает относительное перемещение между гнездом и шаровым пальцем таким образом, чтобы предотвращать контакт между фиксатором кольца и уплотнением.

[004] Вышеприведенные и другие признаки станут очевидными из нижеследующего описания и прилагаемых чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[005] Подробное описание чертежей относится к прилагаемым фигурам, на которых:

[006] Фиг.1 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий переднюю секцию рабочего транспортного средства в виде, например, самоходного грейдера, причем передняя секция содержит ряд гидравлических цилиндров, прикрепленных к тяговой раме соответственно в точках соединения, при этом одна или более из этих точек соединения выполнены в виде сферического шарнира;

[007] фиг.2 представляет собой вид в перспективе сферического шарнира;

[008] фиг.3 представляет собой вид в разрезе по линии 3-3 на фиг.2, и

[009] фиг.4 представляет собой вид в разрезе по линии 4-4 на фиг.2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

[010] Со ссылкой на фиг.1, рабочая машина 10 имеет множество исполняемых функций, связанных с использованием одного или более сферических шарниров 12. В проиллюстрированном примере, рабочая машина 10 представляет собой самоходный грейдер, содержащий переднюю секцию и заднюю секцию (не показана), при этом передняя и задняя секции шарнирно соединены друг с другом. Сферический шарнир 12 может быть использован с большим разнообразием машин, самоходный грейдер является всего лишь одним примером.

[011] В отношении самоходного грейдера, передняя секция 14 содержит основную раму 16, тяговую раму 18, прикрепленную сферически к основной раме 16, круговую раму 20, прикрепленную к тяговой раме 18 для вращения относительно нее с помощью привода поворотного круга (не показан), установленного на тяговой раме 18, наклонную раму 22, шарнирно прикрепленную к круговой раме 20 с возможностью поворота наклонной рамы 22 относительно круговой рамы 20 в ответ на действие гидравлического цилиндра наклона (не показан) и отвала 24, удерживаемого наклонной рамой 22 и смещаемого вбок относительно наклонной рамы 22 в ответ на действие первого цилиндра бокового смещения (не показан).

[012] На основной раме 16 установлена седло 26. К седлу 26 и тяговой раме 18 прикреплены левый и правый подъемные цилиндры 28 для подъема и опускания краев тяговой рамы 18 и соответственно отвала 24, по отношению к основной раме 16. Каждый подъемный цилиндр 28 крепится к тяговой раме 18 с помощью, например, соответствующего сферического шарнира 12.

[013] Второй цилиндр 30 бокового смещения прикреплен к седлу 26 и тяговой раме 18 для бокового смещения тяговой рамы 18, и, соответственно, отвала 24, по отношению к основной раме 16. Цилиндр 30 бокового смещения прикреплен к седлу 26 с помощью, например, сферического шарнира 12, а к тяговой раме 18 с помощью, например, сферического шарнира 12.

[014] Со ссылкой на фиг.2-4, каждый сферический шарнир 12 сконфигурирован таким образом, чтобы свести к минимуму его обслуживание. Внутри он является герметичным, так что не содержит смазку. Чтобы избежать внутренних нарушений его уплотняющей способности, диапазон его перемещения ограничен.

[015] Сферический шарнир 12 содержит гнездо 32. Гнездо 32 содержит наружное кольцо 34. Сферический шарнир 12 содержит шаровой палец 36, и по меньшей мере одно уплотнение 38. Наружное кольцо 34 содержит первую сферическую поверхность 40.

[016] Шаровой палец 36 содержит вал 42, внутреннее кольцо 44 и фиксатор 46 кольца. Вал 42 расположен внутри внутреннего кольца 44. Фиксатор 46 кольца прикреплен к валу 42 и удерживает внутреннее кольцо 44 на валу 42. Фиксатор 46 кольца продолжается аксиально за пределы внутреннего кольца 44 относительно оси 48 вала 42 таким образом, чтобы установить осевой конец шарового пальца 36 относительно оси 48 (которая может упоминаться как первая ось). Внутреннее кольцо 44 расположено внутри наружного кольца 34 и содержит вторую сферическую поверхность 50. Первая и вторая сферические поверхности 40, 50 сферически ответны друг другу.

[017] В проиллюстрированном примере, внутреннее кольцо 44 содержит подложку или шаровую часть 51 и слой 53 из материала с низким трением. Шаровая часть 51 выполнена, например, из стали с радиально внешней полированной поверхностью, а наружное кольцо 34 изготовлено, например, из стали. Слоем 53 является, например, вкладыш, изготовленный из политетрафторэтилена (TEFLON®), который прикреплен к радиально внешней поверхности подложки 51.

[018] В другом примере, вместо внутреннего кольца 44 на наружное кольцо 34 может быть нанесен слой 53 материала с низким трением.

[019] В еще одном примере, слой 53 исключен из внутреннего кольца 44. Наружное кольцо 34 или внутреннее кольцо 44 (или оба) может быть модифицировано, чтобы обеспечить подходящую границу между кольцами 34, 44. Оба кольца 34, 44 могут быть изготовлены, например, из стали, в этом случае для смазки поверхности раздела между кольцами 34, 44 может быть предусмотрена смазка или другой смазочный материал. В наружном кольце 34 (или внутреннем кольце 44, или в обоих) могут быть образованы окружные канавки для приема смазочного материала.

[020] Уплотнение 38 создает герметичное соединение между наружным кольцом 34 и внутренним кольцом 44. Гнездо 32 и фиксатор 46 кольца взаимодействуют между собой, обеспечивая ограничитель 52 перемещения, который ограничивает относительное перемещение между гнездом 32 и шаровым пальцем 36, чтобы предотвратить контакт между фиксатором 46 кольца и уплотнением 38 (т.е. для предотвращения контакта фиксатора 46 кольца и уплотнения 38 друг с другом). Относительное перемещение между первой конструкцией (например, гнездом 32), и второй конструкцией (например, шаровым пальцем 36) в данном случае, охватывает перемещение первой конструкции относительно второй конструкции, перемещение второй конструкции относительно первой конструкции и перемещение обеих конструкций друг относительно друга.

[021] В качестве примера, уплотнение 38 является кольцевым и расположено на границе между наружным и внутренним кольцами 34, 44 на первой стороне 54 наружного кольца 44. Уплотнение 38 является первым уплотнением.

[022] Сферический шарнир 12 содержит кольцевое второе уплотнение 39. Оно является аналогичным первому уплотнению 38 за исключением того, что оно расположено на границе между наружным и внутренним кольцами 34, 44 на второй стороне 56 наружного кольца 34. За счет ограничения относительного перемещения между гнездом 32 и шаровым пальцем 36, ограничитель 52 перемещения предотвращает контакт между валом 42 и вторым уплотнением 38 (т.е. предотвращает контакт вала 42 и второго уплотнения 39 друг с другом.

[023] Каждое уплотнение 38, 39 может быть выполнено, например, в виде конструкции, полученной посредством многослойного литья. В качестве примера, оно содержит металлическое кольцо и кольцевой сжимаемый слой, который отлит поверх металлического кольца, состоит, например, из резины, и контактирует с наружным и внутренним кольцами 34, 44.

[024] Как показано на фиг.1, сферический шарнир 12 может обеспечивать точку соединения между первым компонентом 58 и вторым компонентом, чтобы позволить относительное перемещение между ними, и, таким образом, может находиться в комбинации с этими компонентами. Например, первый компонент 58 может представлять собой гидравлический цилиндр (или цилиндр с другим типом текучей среды), прикрепленный к гнезду 32. Если машина 10 представляет собой самоходный грейдер, первым компонентом 58 может быть подъемный цилиндр 28 или цилиндр 30 бокового смещения. В отношении каждого подъемного цилиндра 28, сферический шарнир 12 может обеспечивать точку соединения между штоком подъемного цилиндра 28 и тяговой рамой 18 (пример второго компонента). Что касается цилиндра 30 бокового смещения, сферический шарнир 12 может обеспечивать точку соединения между штоком цилиндра 30 бокового смещения и седлом 26 (пример второго компонента), а еще один сферический шарнир 12 может обеспечивать точку соединения между стволом цилиндра 30 бокового смещения и тяговой рамой 18 (пример второго компонента). В качестве иллюстрации, на фиг.2-4, сферический шарнир 12 является точкой соединения между левым гидравлическим цилиндром 28 (в качестве первого компонента 58), в частности, его штоком, и тяговой рамой 18 (в качестве второго компонента).

[025] Как показано на фиг.3, компонент 58, показанный в качестве примера в виде штока подъемного цилиндра 28, прикреплен к гнезду 32 и имеет продольную ось 60 (которая может упоминаться как вторая ось). Ограничитель 52 перемещения ограничивает относительное вращение между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 вокруг второй оси 60, чтобы предотвратить контакт между фиксатором 46 кольца и уплотнением 38, но допускает относительное вращение между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 относительно первой оси 48, поскольку такое относительное вращение не будет иметь риска повреждения ни одного из уплотнений 38, 39.

[026] Гнездо 32 содержит корпус 62, в котором расположено наружное кольцо 54. Корпус 62 содержит установочную серьгу 64, крышку 66 и колпак 68. В качестве примера, установочная 64 серьга и первый компонент 58 (например, штанга) содержаться в виде монолитного (цельного) корпуса, хотя установочная серьга 64 встроена в корпус 62 из гнезда 32 так, что он концептуально считается частью гнезда 62.

[027] Подузел содержит наружное кольцо 34, шаровой палец 36, сферически ответный наружному кольцу 34, и первое и второе уплотнения 38, 39, установленные на границе раздела между наружным и внутренним кольцами 34, 44, и установлен в установочную серьгу 64. Для этого наружное кольцо 34 вжимают в установочную серьгу 64 таким образом, чтобы оно находилось внутри отверстия 69 установочной серьги 64, после чего удерживающий зажим 70 (например, E-образный зажим) корпуса 62 устанавливают в соответствующую кольцевую канавку 71 по обе стороны от наружного кольца 34.

[028] Крышку 66 прикрепляют к установочной серьге 64 с использованием, например, множества первых резьбовых крепежных средств 72 корпуса 62 (например, трех). Крепежные средства 72 прикрепляют кольцевой фланец 73 крышки 66 к первой стороне установочной серьги 64 и неравномерно разнесены относительно центра кольцевого фланца 73, чтобы предотвратить ошибки сборки. Между фланцем 73 и установочной серьгой 64 расположена кольцевая манжета 74 корпуса 62. Соответственно, крышка 66, расположена на первой стороне установочного кольца 64 таким образом, чтобы закрывать первую сторону отверстия 69, но не вторую сторону отверстия, расположенную напротив первой стороны. Манжета 74 выполнена, например, из сжимаемого материала, такого как, например, эластомер (например, резина).

[029] Между валом 42 и установочной серьгой 64 расположен колпак 68 таким образом, чтобы препятствовать попаданию мусора в сферический шарнир 12. Колпак 68 имеет коническую форму для того, чтобы располагаться между валом 42 и установочной серьгой 64 и является изогнутым, чтобы приспосабливаться к относительному вращению между валом 42 и установочной серьгой 64 вокруг третьей оси 112, перпендикулярной первой оси 48 и второй оси 60 (фиг.3). Колпак 68 изготовлен, например, из сжимаемого материала, такого как, например, эластомер (например, резина - тот же материала, что и манжета 74).

[030] На узком конце колпака 68, колпак 68 подогнан вокруг вала 42, но не закреплен на валу 42, что допускает относительное вращение между колпаком 68 и валом 42 таким образом, чтобы колпак 68 не разрывался. Между узким концом колпака 68 и внутренним кольцом 44 расположен содержащийся на наружной поверхности вала 42 кольцевой выгиб, который действует в качестве барьера, ограничивающего всякое перемещение узкого конца вдоль вала 42 в направлении внутреннего кольца 44.

[031] На своем противоположном конце, колпак 68 прикреплен ко второй стороне установочной серьги 64, расположенной напротив первой стороны установочной серьги 64, с использованием кольцевой пластины 76 корпуса 62 и ряда резьбовых вторых крепежных средств 77 корпуса 62 (например, трех). Крепежные средства 77 проходят через кольцевую пластину 76 и колпак 68 в установочную серьгу 64 и неравномерно разнесены около центра пластины 76, что обеспечивает возможность ориентации первого компонента 58 - когда он выполнен в виде гидравлического цилиндра - относительно оси 60 в первой ориентации или второй ориентации на 180 градусов в сторону от первой ориентации. Соответственно, колпак 68, расположен на второй стороне установочной серьги 64.

[032] Как показано на фиг.3 и 4, шаровой палец 36 прикреплен ко второму компоненту, такому как, например, тяговая рама 18, за счет использования крепежного устройства 78. Крепежное устройство 78 содержит кольцевую пластину и множество резьбовых крепежных средств (например, трех). Вал 42 установлен и закреплен (например, приварен) в отверстии пластины устройства 78. Каждое из крепежных средств устройства 78 содержит резьбовой болт и шайбу, при этом болт по резьбе продолжается через шайбу и пластину во второй компонент, прикрепляя тем самым к ней сферический шарнир 12. Крепежные средства устройства 78 неравномерно разнесены относительно центра кольцевой пластины таким образом, чтобы пластина и, соответственно, прикрепленный к ней вал 42, были ориентированы в процессе сборки надлежащим образом. Правильная ориентация вала 42 на узле обеспечивает возможность охвата шарниром 12 диапазона относительного перемещения между первым и вторым компонентами. Правильную ориентацию вала 42 можно рассматривать с точки зрения угла («угла наклона») между осями 48, 60. Создание подходящего угла наклона на узле обеспечивает диапазон относительного перемещения между первым и вторым компонентами.

[033] Фиксатор 46 кольца содержит кольцевую торцевую крышку 80 и резьбовое крепежное средство 82 (например, винт с головкой под торцовый ключ). Крепежное средство 82 прикрепляет крышку 80 аксиально к концу 84 вала 42 вокруг оси 48.

[034] Торцевая крышка 80 содержит кольцевую головку 86, кольцевой фланец 88 и кольцевой выступ 90. Головка 86 продолжается аксиально вокруг оси 48 вала 42, и содержит сквозное отверстие 91. Головка 86, например, представляет собой кольцевую стенку. Фланец 88 продолжается радиально наружу от головки 86 вокруг оси 48 и контактирует с внутренним кольцом 44 аксиально вокруг оси 48. Выступ 90 продолжается радиально внутрь от головки 86 вокруг оси 48.

[035] Крепежное средство 82 продолжается через торцевую крышку 80. Крепежное средство 82 расположено внутри сквозного отверстия 91 головки 86 аксиально напротив выступа 90 вокруг оси 48 и продолжается в глухое резьбовое отверстие в конце 84 вала 42.

[036] Крепежное средство 82 содержит головку 92 и тело 93. Головка 92 выполнена, например, в виде головки с углублением под ключ с внутренними плоскими гранями для приема торцевого инструмента для поворота крепежного средства 82. Головка 92 расположена внутри сквозного отверстия 91 и аксиально напротив выступа 90 вокруг оси 48. Тело 93 продолжается аксиально по отношению к оси 48 через отверстие 94 выступа 90 в глухое резьбовое отверстие вала 42.

[037] Внутреннее кольцо 44 зажато между фиксатором 46 кольца и кольцевым буртиком 96 вала 42. Буртик 96 является кольцевым и продолжается радиально вокруг оси 48 вала 42. Фланец 88 торцевой крышки 80 и буртик 96 вала 42 контактируют с внутренним кольцом 44 так, чтобы помещать между ними внутреннее кольцо 44 при затяжке крепежного средства 82 на валу 42, прикрепляя тем самым внутреннее кольцо 44 к валу 42.

[038] Фиксатор 46 кольца и гнездо 32 ответны друг другу. Гнездо 32 содержит канал 97, содержащийся в ограничителе 52 перемещения и в котором расположен фиксатор 46 кольца.

[039] Крышка 66 содержит канал 97. Крышка 66 содержит куполообразную часть 98. Фланец 73 прикреплен к кольцевому ободу 100 куполообразной части 98 вокруг него таким образом, чтобы окружать куполообразную часть 98, и продолжается радиально наружу от обода 100.

[040] Куполообразная часть 98 содержит канал 97. Куполообразная часть 98 содержит первый утопленный участок 102 (фиг.4), расположенный ниже поверхности обода 100 и фланца 73. Канал 97 представляет собой второй утопленный участок купола 98, расположенный ниже поверхности первого утопленного участка 102. Куполообразная часть 98 уменьшается по толщине в канале 97 относительно первого утопленного участка 102.

[041] Фиксатор 46 кольца продолжается аксиально в канал 97 вокруг оси 48 вала 42. Головка 86 торцевой крышки 80 фиксатора 46 кольца продолжается аксиально в канал 97 вокруг оси 48 вала 42.

[042] Фиксатор 46 кольца и канал 97 взаимодействуют, обеспечивая ограничитель 52 перемещения. Таким образом, фиксатор 46 кольца и канал 97 профилированы так, чтобы ограничивать относительное вращение между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 вокруг оси 60 компонента 58, чтобы предотвратить контакт между фиксатором 46 кольца и первым уплотнением 38 и между валом 42 и вторым уплотнением 39.

[043] Длина 97 канала больше, чем его ширина. Он имеет длину 106, ширину 108 и глубину. Длина 106 больше, чем ширина 108 и больше глубины. Канал 97 продолжается в продольном направлении под углом относительно третьей оси 112 и продолжается по ширине углом относительно второй оси 60. Канал 97 имеет центральную линию 113, которая продолжается в продольном направлении канала 97 (т.е. вдоль его длины) и находится в одной плоскости со второй осью 60 (центральная линия 113 проиллюстрирована в виде кромки сечения через канал 97 на фиг.3).

[044] Ширина 108 канала 97 относительно узкая. Она немного больше наружного диаметра головки 86, что позволяет относительное вращение между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 вокруг оси 48 вала 42. Однако его узость ограничивает относительное вращение между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 вокруг оси 60 для того, чтобы защитить уплотнения 38, 39.

[045] Канал 97 содержит первый барьер 114 и второй барьер 116. Таким образом, ограничитель 52 перемещения содержит барьеры 114, 116. Фиксатор 46 кольца и первый барьер 114 расположены так, чтобы ограничивать относительное вращение между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 в первом направлении вокруг второй оси 60 при контакте между фиксатором 46 кольца и первым барьером, а фиксатор 46 кольца и второй барьер 116 расположены так, чтобы ограничивать относительное вращение между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 во втором направлении, противоположном первому направлению, вокруг второй оси 60 при контакте между фиксатором 46 кольца и вторым барьером 116. В качестве примера, в отношении фиксатора 46 кольца, таким образом выполнена головка 86 торцевой крышки 80 фиксатора 46 кольца.

[046] Первым барьером 114 является первая боковая стенка канала 97, а вторым барьером 116 является вторая боковая стенка канала 97. Эти стенки проходят в продольном направлении канала 97.

[047] Фиксатор 46 кольца и канал 97 профилированы таким образом, чтобы обеспечить возможность относительного вращения между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 вокруг оси 48 вала 42. Другими словами, они не ограничивают относительное вращение между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 вокруг оси 48 вала 42. Головка 86 содержит выпуклую часть 95, внешнюю по отношению к сквозному отверстию 91 и выполненную с возможностью контакта с барьерами 114, 116 канала 97. Головка 86 имеет круглую форму относительно оси 48, а часть 95 является выпуклой для облегчения относительного вращения между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 вокруг оси 48, если головка 86 и канал 97 входят в контакт друг с другом.

[048] Геометрия машины 10 предотвращает контакт между фиксатором 46 кольца и первым уплотнением 38 и между валом 42 и вторым уплотнением 39 при относительном вращении между гнездом 32 и шаровым пальцем 36 вокруг третьей оси 112. Таким образом, канал 97 выполнен таким образом, чтобы иметь зазор между фиксатором 46 кольца и торцевыми стенками 118, 120 канала 97.

[049] Хотя сварные швы и резьба на чертежах не показаны для упрощения иллюстрации, следует понимать, что они хорошо известны специалисту в данной области техники для обеспечения понимания данных признаков без излишнего экспериментирования.

[050] Несмотря на то, что полезная модель была подробно показана и описана на чертежах и в вышеприведенном описании, такие иллюстрации и описание должны рассматриваться как иллюстративные, а не ограничивающие, при этом следует понимать, что был показан и описан иллюстративный вариант осуществления (варианты осуществления), и что все изменения и модификации, которые подпадают в пределы сущности полезной модели обязательно должны быть защищены. Следует отметить, что альтернативные варианты осуществления представленной полезной модели могут не включать в себя все описанные признаки, и все-таки получать пользу, по меньшей мере, от некоторых из преимуществ таких признаков. Специалисты в данной области легко могут разработать свои собственные варианты осуществления, которые включают в себя один или более из признаков настоящей полезной модели и находятся в пределах сущности и объема правовых притязаний прилагаемой формулы полезной модели.

Реферат

1. Сферический шарнир, содержащийгнездо, содержащее наружное кольцо,шаровой палец, содержащий вал, внутреннее кольцо, внутри которого установлен вал, и фиксатор кольца, прикрепленный к валу и удерживающий внутреннее кольцо на валу, при этом внутреннее кольцо расположено внутри наружного кольца, фиксатор кольца обеспечивает осевой конец шарового пальца относительно оси вала, наружное кольцо и внутреннее кольцо содержат, соответственно, первую сферическую поверхность и вторую сферическую поверхность, сферически ответные друг другу, иуплотнение, создающее герметичное соединение между наружным кольцом и внутренним кольцом, причем гнездо и фиксатор кольца взаимодействуют для обеспечения ограничителя перемещения, который ограничивает относительное перемещение между гнездом и шаровым пальцем так, чтобы предотвращать контакт между фиксатором кольца и уплотнением.2. Сферический шарнир по п.1, в комбинации с компонентом, прикрепленным к гнезду и имеющим продольную ось, при этом ось вала является первой осью, продольная ось компонента является второй осью, а ограничитель перемещения ограничивает относительное вращение между гнездом и шаровым пальцем вокруг второй оси, чтобы предотвратить контакт между фиксатором кольца и уплотнением.3. Сферический шарнир по п.2, в котором компонент представляет собой гидравлический цилиндр.4. Сферический шарнир по п.2, в котором ограничитель перемещения содержит первый барьер и второй барьер, при этом фиксатор кольца и первый барьер выполнены с возможностью ограничения относительного вращения между гнездом и шаровым пальцем вокруг второй оси при контакте между фиксатором ко�

Формула

20. Сферический шарнир по п.18, в котором компонент представляет собой гидравлический цилиндр.