NO820409L

NO820409L - A ball joint device for the storage of a rotatable shaft

Info

Publication number: NO820409L
Application number: NO820409A
Authority: NO
Inventors: Jan Egil Floeysvik
Original assignee: Jan Egil Floeysvik
Priority date: 1982-02-11
Filing date: 1982-02-11
Publication date: 1983-08-12

Description

Oppfinnelsen angår en kuleleddinnretningThe invention relates to a ball joint device

for opplagring av en roterbar aksel, så som en propellaksel for en båt e.l., hvor akselen ved den ene ende er koplet til en drivaksel via et universalledd slik at den under drift er svingbar for anbringelse i forskjellige vinkelstillinger i forhold til drivakselen. Videre angår oppfinnelsen en innretning for innstilling av en sådan roterbar aksel. for storing a rotatable shaft, such as a propeller shaft for a boat etc., where the shaft is connected at one end to a drive shaft via a universal joint so that it can be pivoted during operation for placement in different angular positions in relation to the drive shaft. Furthermore, the invention relates to a device for setting such a rotatable shaft.

I forbindelse med innretninger for vinkelinn-stilling eller vridning av f.eks. propellaksler for båter er det kjent å benytte ledd i hvilke akslene roterer, men innstillingsmulighetene er begrensede idet de kjente ledd omfatter maksimalt to tilkoplinger og har redusert vridning. I de kjente innretninger som omfatter kuleledd, tillater ikke koplingene så stor vridning som ønskelig. In connection with devices for angle adjustment or twisting of e.g. propeller shafts for boats, it is known to use joints in which the shafts rotate, but the setting options are limited as the known joints comprise a maximum of two connections and have reduced twisting. In the known devices which include ball joints, the couplings do not allow as much twisting as desired.

Det som er på markedet, er hovedsakelig faste ledd, og på grunn av de eksisterende ulemper og mangler må det benyttes flere universalledd. What is on the market are mainly fixed joints, and due to the existing disadvantages and shortcomings, several universal joints must be used.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringeThe purpose of the invention is to provide

en kuleleddinnretning med uavhengige tilkoplinger som tillater at den roterbare aksel kan dreies i alle retninger og som muliggjør manøvreringer som tidligere ikke var mulige. a ball-and-socket device with independent connections that allows the rotatable shaft to be turned in any direction and that enables maneuvers previously not possible.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en kuleleddinnretning av den innledningsvis an-gitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den omfatter en kuleleddholder som har en gjennomgående åpning for lagerunderstøttelse av den roterbare aksel, In order to achieve the above-mentioned purpose, a ball joint device of the type indicated at the outset has been provided which, according to the invention, is characterized by the fact that it comprises a ball joint holder which has a through opening for bearing support of the rotatable shaft,

og i hvilken det er montert fire kuleelementer som er anordnet innbyrdes adskilt rundt den gjennomgående åpning og er innrettet for tilkopling til respektive aktuatorer for anbringelse av den roterbare aksel i den ønskede vinkelstilling. and in which four ball elements are mounted which are arranged mutually separated around the through opening and are arranged for connection to respective actuators for placing the rotatable shaft in the desired angular position.

Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebraktAccording to the invention, it is also provided

en innretning for innstilling av en roterbar aksel, såa device for setting a rotatable shaft, so

som en propellaksel for en båt e.1., hvor akselen ved den ene ende er koplet til en drivaksel via et universalledd slik at den under drift er svingbar for anbringelse i as a propeller shaft for a boat e.1., where the shaft is connected at one end to a drive shaft via a universal joint so that it can be pivoted during operation for placement in

forskjellige vinkelstillinger i forhold til drivakselen, hvilken innretning er kjennetegnet ved at den omfatter en kuleleddholder med en gjennomgående åpning i hvilken den roterbare aksel er lagret, og med fire kuleelementer som er anordnet innbyrdes uavhengig og adskilt rundt den gjennomgående åpning, og fire akutatorer som er tilkoplet til et respektivt kuleelement og innrettet for styrt anbringelse av den roterbare aksel i en ønsket vinkelstilling i forhold til drivakselen. different angular positions in relation to the drive shaft, which device is characterized in that it comprises a ball joint holder with a through opening in which the rotatable shaft is stored, and with four ball elements which are arranged mutually independently and separately around the through opening, and four actuators which are connected to a respective ball element and arranged for controlled placement of the rotatable shaft in a desired angular position in relation to the drive shaft.

Ved at innretningen ifølge oppfinnelsen omfatter fire innbyrdes uavhengige tilkoplinger på samme ledd, kan den roterbare aksel, som ved sin ene ende er koplet til en drivaksel via et universalledd, beveges i alle retninger innenfor en passende valgt romvinkel. Innretningen ifølge oppfinnelsen er særlig egnet for anvendelse på en propellaksel på en båt, dvs. i et styre-system for en båt, og særlig en undervannsbåt. Innretningen kan imidlertid også komme til anvendelse i forbindelse med f.eks. biler, fly og helikoptre, eller på forskjellige maskiner innen fabrikasjon av industrimaskiner. As the device according to the invention comprises four mutually independent connections on the same joint, the rotatable shaft, which is connected at one end to a drive shaft via a universal joint, can be moved in all directions within a suitably chosen spatial angle. The device according to the invention is particularly suitable for use on a propeller shaft on a boat, i.e. in a steering system for a boat, and in particular an underwater boat. However, the device can also be used in connection with e.g. cars, planes and helicopters, or on various machines within the manufacture of industrial machines.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et sideriss i snitt av en innretning ifølge oppfinnelsen montert i en styreinnretning for en båt, fig, 2 viser et sideriss av kuleleddholderen og tilstøtende deler i innretningen på fig. 1, sett normalt på den roterbare aksel, fig, 3 viser et snitt etter linjen III - III på fig. 2, fig. 4 viser et sideriss av kuleleddholderen og tilstøtende deler i innt-re tningen på fig. 1, sett i den roterbare aksels retning, og fig. 5 viser et snitt etter linjen V - V på fig. 4. The invention shall be described in more detail in the following in connection with an exemplary embodiment with reference to the drawings, where fig. 1 shows a side view in section of a device according to the invention mounted in a steering device for a boat, fig. 2 shows a side view of the ball joint holder and adjacent parts in the device of fig. 1, seen normally on the rotatable shaft, fig. 3 shows a section along the line III - III in fig. 2, fig. 4 shows a side view of the ball joint holder and adjacent parts in the arrangement of fig. 1, seen in the direction of the rotatable shaft, and fig. 5 shows a section along the line V - V in fig. 4.

På fig. 1 er vist en del av et båtskrog 1In fig. 1 shows part of a boat hull 1

fra hvilket det rager ut en drivaksel 2 til hvilken den ene ende av en propellaksel 3 med en propell 4 er tilkoplet via et universalledd 5. På propellakselen 3 er montert en kuleleddinnretning bestående av en kuleleddholder 6 som har en sentral, gjennomgående åpning 7 i hvilken det er from which protrudes a drive shaft 2 to which one end of a propeller shaft 3 with a propeller 4 is connected via a universal joint 5. On the propeller shaft 3 is mounted a ball joint device consisting of a ball joint holder 6 which has a central, continuous opening 7 in which it is

anbrakt et passende lager 8 for opplagring av propellakselen. Kuleleddholderen 6 omfatter fire kuleelementer 9 som er anordnet innbyrdes adskilt rundt den gjennomgående åpning 7, slik som best vist på fig. 4. Hvert kuleelement 9 er forbundet med en aktuator 10 som i det viste utførelses-eksempel er en hydraulisk teleskopsylinder, men som også placed a suitable bearing 8 for storage of the propeller shaft. The ball joint holder 6 comprises four ball elements 9 which are arranged mutually separated around the through opening 7, as best shown in fig. 4. Each ball element 9 is connected to an actuator 10 which in the embodiment shown is a hydraulic telescopic cylinder, but which also

kan være en pneumatisk eller mekanisk drevet påvirknings-anordning. De hydrauliske sylindere 10 er ved de ender som ligger motsatt av kuleleddholderen 6, forbundet med skroget 1 via respektive,ytterligere kuleledd 11. can be a pneumatically or mechanically driven impact device. The hydraulic cylinders 10 are, at the ends opposite the ball joint holder 6, connected to the hull 1 via respective, additional ball joints 11.

Hvert kuleelement 9 omfatter en kule 12 og en fra kulen utragende, gjenget tapp 13 som er innskrudd i den frie ende av den tilhørende, hydrauliske sylinders, stempel-stang ' 14. Stempelstangen 14 er forskyvbar i en teleskopsylinder 15 som på sin side er forskyvbar i en yttersylinder 16. De hydrauliske sylindere er på vanlig måte forsynt med0åpningér 17 og 18 for innløp hhv. utløp av hydraulisk driv-fluidum. Disse åpninger er forbundet med ledninger (ikke vist) som fører til det hydrauliske drivsystem for innretningen . Each ball element 9 comprises a ball 12 and a threaded pin 13 protruding from the ball which is screwed into the free end of the associated hydraulic cylinder's piston rod 14. The piston rod 14 is displaceable in a telescopic cylinder 15 which in turn is displaceable in an outer cylinder 16. The hydraulic cylinders are normally provided with openings 17 and 18 for inlets or outlet of hydraulic drive fluid. These openings are connected by lines (not shown) which lead to the hydraulic drive system for the device.

Med den beskrevne innretning kan den roterbare aksel 3 ved passende styring og drift av aktuatorene 10 innstilles i hvilken som helst ønsket vinkelstilling innenfor en passende valgt romvinkel hvis toppunkt ligger i universalleddet 5 og hvis akse f.eks. faller sammen med drivakselens 2 akse. I praksis kan eksempelvis romvinkelen strekke seg til 20° på hver side av forlengelsen av driv^-akselens 2 akse, slik som i den viste utførelse, men også større vinkler kan benyttes ved passende tilpasning av de viste elementer. With the described device, the rotatable shaft 3 can, by appropriate control and operation of the actuators 10, be set in any desired angular position within a suitably chosen room angle whose apex lies in the universal joint 5 and whose axis e.g. coincides with the 2 axis of the drive shaft. In practice, for example, the space angle can extend to 20° on each side of the extension of the axis of the drive shaft 2, as in the embodiment shown, but larger angles can also be used by suitable adaptation of the elements shown.

Den konstruktive utførelse av den viste kule^-leddholder fremgår av fig. 2-5. Slik som best vist på The constructive design of the shown ball-and-socket holder can be seen from fig. 2-5. As best shown on

fig, 3, omfatter kuleleddholderen 6 fire fremspring 19fig, 3, the ball joint holder 6 includes four protrusions 19

som i den viste utførelse har samme innbyrdes vinkelavstand (90°) rundt den sentrale åpning 7, og som hvert har en delsfærisk fordypning 20 for opptagelse av et respektivt kuleelements 9 kule 12. Hvert fremspring har utvendige gjenger for påskruing av en tilhørende flensring 21 for fastholdelse which in the embodiment shown have the same mutual angular distance (90°) around the central opening 7, and which each have a semi-spherical recess 20 for receiving the ball 12 of a respective ball element 9. Each projection has external threads for screwing on an associated flange ring 21 for retention

av det respektive kuleelement i kuleleddholderen. I den viste utførelse er fremspringene 19 anordnet i et felles plan normalt på kuleleddholderens sentrale åpning 7. of the respective ball element in the ball joint holder. In the embodiment shown, the protrusions 19 are arranged in a common plane normally on the ball joint holder's central opening 7.

Slik det fremgår av fig. 1, roterer akselen 3 i et lager 8 som i den viste utførelse er i form av et glide-lager, men som hensiktsmessig kan være et kulelager. Det benyttede lager er av vedlikeholdsfri type (lukket system). Som vist på fig. 2 og 5, er videre en stoppring eller et trykklager 22 og en låsering 23 montert på hver side av kuleleddholderens lager. As can be seen from fig. 1, the shaft 3 rotates in a bearing 8 which in the embodiment shown is in the form of a sliding bearing, but which can suitably be a ball bearing. The warehouse used is of a maintenance-free type (closed system). As shown in fig. 2 and 5, a stop ring or thrust bearing 22 and a locking ring 23 are also mounted on each side of the ball joint holder's bearing.

Kuleleddfestenes delsfæriske fordypninger 20The semi-spherical recesses of the ball joint mounts 20

er med fordel forsynt med glideflater av polyetylen, idet dette er et slitesterkt plastmateriale som har meget liten friksjon og tåler store påkjenninger. Kuleleddet som helhet er hensiktsmessig fremstilt av syrefast stål med passende hardhet i forhold til leddets størrelse. Flensringene 21 kan være fremstilt av messing og være forsynt med tapper for tiltrekking fremspringene 19. I hver flensring kan det være anbrakt en tettende 0-ring (ikke vist), for oppneåelse av et lukket system (engangssmøring). is advantageously provided with sliding surfaces made of polyethylene, as this is a durable plastic material that has very little friction and can withstand great stress. The ball joint as a whole is suitably manufactured from acid-resistant steel with suitable hardness in relation to the size of the joint. The flange rings 21 can be made of brass and be provided with studs for attracting the projections 19. In each flange ring, a sealing 0-ring (not shown) can be placed, to achieve a closed system (one-time lubrication).

Ved montering av kuleleddinnretningen anbringes først flensringen.21 over et tilhørende kuleelements 9 gjengede tapp 13, hvoretter kuleelementet skrus på plass i det tilhørende skruehull i vedkommende aktuator 10. Deretter anbringes kulen 12 i den tilhørende fremspring-fordypning 20 i kuleleddholderen, og flensringen 21 innskrues og tiltrekkes på fremspringet 19. Innretningen er således enkel både å montere og å demontere. When assembling the ball joint device, the flange ring 21 is first placed over the threaded stud 13 of an associated ball element 9, after which the ball element is screwed into place in the associated screw hole in the relevant actuator 10. The ball 12 is then placed in the associated protrusion recess 20 in the ball joint holder, and the flange ring 21 is screwed in and is attracted to the projection 19. The device is thus easy to both assemble and dismantle.

Claims

1. Ball joint device for storing a rotatable shaft (3), such as a propeller shaft for a boat etc., where the shaft (3) is connected at one end to a drive shaft (2) via a universal joint (5) so that during operation is pivotable for placement in different angular positions in relation to the drive shaft, characterized in that it comprises a ball joint holder (6) which has a through opening (7) for bearing support of the rotatable shaft (3), and in which are mounted four ball elements (9) which are arranged mutually separated around the through opening (7) and are arranged for connection to respective actuators (10) for placing the rotatable shaft (3) in the desired angle position.

2. Ball joint device according to claim 1, characterized in that the ball joint holder (6) comprises four projections (19) which have essentially the same angular distance around the aforementioned opening (7), and which each have a semi-spherical recess (20) for receiving a ball element (9) and external threads for screwing on an associated flange ring (21) for retaining the respective ball element.

3. Ball joint device according to claim 2, characterized in that the protrusions (19) are arranged in a common plane normally on the through opening (7) of the ball joint holder (6).

4. Ball joint device according to one of claims 1-3, characterized in that a bearing (8) for the rotatable shaft (3) is mounted in the through opening (7).

5. Ball joint device according to one of claims 1^-4, characterized in that each ball element (9) comprises a threaded pin (13) for screw fastening x the associated actuator (10).

6. Device for setting a rotatable shaft (3), such as a propeller shaft for a boat e. 1., where the shaft (3) is connected at one end to a drive shaft (2) via a universal joint (5) so that it is pivotable during operation for placement in different angular positions in relation to the drive shaft, characterized in that it comprises a ball joint holder (6) with a through opening (7) in which the rotatable shaft (3) is stored, and with four ball elements (9) which are arranged mutually independently and separately around the through opening (7), and four actuators (10) which are connected to a respective ball element (9) and arranged for controlled placement of the rotatable shaft (3) in a desired angular position in relation to the drive shaft (2).

7. Device according to claim 6, characterized in that the actuators (10) are hydraulic cylinders.

8. Device according to claim 6 or 7, characterized in that the actuators (10) are telescopic cylinders.

9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the cylinders (10) at the end opposite the ball joint holder (6) are connected to the substrate via a ball joint (11).