PL249459B1

PL249459B1 - Przegub trójsferyczny

Info

Publication number: PL249459B1
Application number: PL449109A
Authority: PL
Inventors: Wojciech Kacalak; Zbigniew Budniak; Stanisław Duer; Rafał Rzepka; Monika Szada-Borzyszkowska
Original assignee: Politechnika Koszalińska
Priority date: 2024-07-03
Filing date: 2024-07-03
Publication date: 2026-04-20
Also published as: PL449109A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest przegub trójsferyczny przeznaczony do wielonożnych robotów kroczących oraz budowy węzłów kinematycznych współpracujących z elementami egzoszkieletów. Przegub trójsferyczny charakteryzuje się tym, że posiada człon dolny (1) z dwoma sprężystymi ramiona bocznymi (4) i sprężystym ramieniem środkowym (5) i człon górny (2) z dwoma sprężystymi ramiona bocznymi (6) i sprężystym ramieniem środkowym (7). Sprężyste ramiona boczne (4) i sprężyste ramię środkowe (5) stanowią fragment czaszy kulistej posiadającej wewnętrzne powierzchnie kuliste o promieniu R. Sprężyste ramiona boczne (6) i sprężyste ramię środkowe (7) stanowią fragment czaszy kulistej posiadającej wewnętrzną powierzchnię kulistą o promieniu R. Między sprężystymi ramionami bocznymi (4), sprężystym ramieniem środkowym (5) członu dolnego (1) i sprężystymi ramionami bocznymi (6), sprężystym ramieniem środkowym (7) członu górnego (2) jest osadzona kula (3) o promieniu R. Zakończenia sprężystych ramion bocznych (4) członu dolnego (1) i sprężystego ramienia środkowego (5) członu dolnego (1) rozmieszczone są z luzem pomiędzy zakończeniami sprężystych ramion bocznych (6) członu górnego (2) i sprężystego ramienia środkowego (7) członu górnego (2).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przegub trójsferyczny przeznaczony do wielonożnych robotów kroczących oraz budowy węzłów kinematycznych współpracujących z elementami egzoszkieletów.

W stanie techniki znane są rozwiązania przegubów kulowych przeznaczonych do wykorzystania w przegubach robotów a w szczególności robotów kroczących, egzoszkieletów oraz robotów humanoidalnych pracujących w warunkach wysokiej stabilności pozostawania w określonej pozycji i zmniejszenia oporów ruchu podczas przemieszczania się. Z polskiego zgłoszenia wynalazku P.433919 znany jest sprężysty adaptacyjny przegub kulowy posiadający gniazdo utworzone jest przez sprężyste czasze kuliste, które zakończone są płaskimi sprężystymi ramionami przeciwległe umieszczonymi względem siebie. Czasze kuliste mają półkoliste wewnętrzne powierzchnie, przylegające ślizgowo do powierzchni kulistych sworznia kulowego. Płaskie sprężyste ramiona w swojej centralnej części posiadają wygięcia tworząc sprężyste płaskie części nachylone pod kątem a. Płaskie sprężyste ramiona od strony przeciwległej do gniazda w części końcowej schodzą się przylegając do siebie i połączone są z popychaczem, a płaskie sprężyste ramiona od strony gniazda są przytwierdzone do obudowy popychacza.

Znane jest również polskie zgłoszenie wynalazku P.433928 ujawniające przegub kulisty, przeznaczony do wykorzystania w przegubach robotów, a w szczególności robotów kroczących, egzoszkieletów oraz robotów humanoidalnych pracujących w warunkach wysokiej stabilności pozostawania w określonej pozycji i zmniejszenia oporów ruchu podczas przemieszczania się. Zgodnie z tą publikacją przegub kulisty charakteryzuje się tym, że zawiera dwie współpracujące ze sobą czasze kuliste. Trzpień posiada u swojej nasady panew w kształcie czaszy kulistej z wewnętrzną powierzchnią kulistą, przy czym dolna krawędź panwi usytuowana jest poniżej geometrycznego środka S1 czaszy kulistej, która posiada umieszczone na obwodzie wzdłużne wybrania o zmiennym kształcie i zmiennej szerokości usytuowane od dolnej krawędzi czaszy kulistej panwi do punktu P znajdującego się powyżej wewnętrznej powierzchni stożkowej usytuowanej wewnątrz rdzenia trzpienia. Pomiędzy wzdłużnymi wybraniami czasza kulista panwi na obwodzie ma co najmniej jedno wzdłużne wycięcie o stałej szerokości Sp i wysokości h1 usytuowane od dolnej krawędzi czaszy kulistej panwi do poziomu równika powierzchni kulistej czaszy kulistej. Wewnątrz przestrzeni ograniczonej przez powierzchnię stożkową trzpienia umieszczona jest kula, która z drugiej strony jest oparta o zewnętrzną powierzchnię kulistą wewnętrznej czaszy kulistej, która przymocowana jest przy pomocy połączenia gwintowego do sworznia. Wewnętrzna czasza kulista jest powłoką z wzdłużnymi wycięciami zakończonymi otworami o kształcie kołowym. Zaś na sworzniu osadzony jest suwliwie popychacz o stożkowej powierzchni zewnętrznej, do której przylegają sprężyste fragmenty wewnętrznej czaszy kulistej, przy czym na sworzniu osadzona jest sprężyna naciskowa, która z jednej strony jest dociskana nakrętką do powierzchni czołowej wyciętego rowka obwodowego popychacza, a pomiędzy powierzchnią czołową popychacza, a powierzchnią czołową rdzenia wewnętrznej czaszy kulistej osadzona jest wewnętrzna sprężyna naciskowa.

Publikacja chińskiego wzoru użytkowego CN207005120U dotyczy bionicznego przegubu uniwersalnego. Opisuje bioniczne połączenie uniwersalne zewnętrznej kulistej skorupy z otworem i wewnętrznej kulistej powłoki. Dzięki odpowiednio umieszczonym otworom, umożliwia on łatwe pozycjonowanie i instalację kuli, zapewniając stabilność działania i redukując trudność montażu. Dodatkowo, uproszczona struktura zapewnia wysoki stopień swobody. Wzór użytkowy odnosi się do dziedziny technologii robotów przemysłowych, a konkretnie do bionicznego przegubu uniwersalnego.

Z brytyjskiego zgłoszenia wynalazku GB862532A znane są przeguby uniwersalne. W przegubie uniwersalnym o stałym przełożeniu, w którym kulki przenoszące napęd lub wałeczki leżą w prostych lub zakrzywionych przecinających się rowkach na przeciwległych powierzchniach współpracujących ze sobą osiowych kłów członów wału, a osiowe rozdzielenie członów wału jest uniemożliwione przez centralną kulę, która jest obrócona do pozycji zablokowanej, w której zapobiega przemieszczaniu się kul napędzających promieniowo do wewnątrz wystarczająco, aby umożliwić rozdzielenie członów, centralna kula jest utrzymywana w położeniu blokowania za pomocą dociskanego sprężyną kołka w środkowym otworze w jednym elemencie wału, który styka się z centralnym otworem w kuli. Podczas montażu, trzy z kul napędzających mogą być wprowadzone za kulę środkową, podczas gdy czwarta może przejść przez odciętą część kuli środkowej, która jest następnie obracana do położenia blokowania.

Pomimo różnych konstrukcji znanych przegubów istniał w dalszym ciągu problem budowy przegubów łatwych w montażu posiadających duży zakres wychyleń, wykonanych z małej ilości elementów składowych.

Istniejące w stanie techniki rozwiązania odnośnie przegubów do wielonożnych robotów kroczących oraz budowy węzłów kinematycznych współpracujących z elementami egzoszkieletów były skomplikowane i miały niedogodności, które Twórcy chcieli rozwiązań poprzez opracowanie nowej konstrukcji przegubów.

Przegub trójsferyczny, posiadający człon dolny oraz człon górny ze sprężystymi czaszami kulistymi posiadającymi sprężyste ramiona, wewnątrz których osadzona jest kula, charakteryzuje się tym, że posiada człon dolny, człon górny i osadzoną pomiędzy nimi kulę.

Człon dolny ma u swojej nasady sferyczną powierzchnię utworzoną przez dwa sprężyste ramiona boczne i sprężyste ramię środkowe, przy czym sprężyste ramiona boczne są rozmieszczone symetrycznie względem płaszczyzny symetrii πά przechodzącej przez oś symetrii Yd członu dolnego i są obwodowo przesunięte z obydwu stron względem płaszczyzny symetrii πά o kąt sd. Sprężyste ramiona boczne i sprężyste ramię środkowe stanowią fragment czaszy kulistej posiadającej wewnętrzne powierzchnie kuliste o promieniu R. Zakończenia sprężystych ramion bocznych i sprężystego ramienia środkowego znajdują się na wysokości hi usytuowanej ponad poziomem środka obrotu przegubu S.

Człon górny ma u swojej nasady sferyczną powierzchnię utworzoną przez dwa sprężyste ramiona boczne i sprężyste ramię środkowe, przy czym sprężyste ramiona boczne są rozmieszczone symetrycznie względem płaszczyzny symetrii π-g przechodzącej przez oś symetrii (Yg) członu górnego i są obwodowo przesunięte z obydwu stron względem płaszczyzny symetrii πg o kąt sg. Sprężyste ramiona boczne i sprężyste ramię środkowe stanowią fragment czaszy kulistej posiadającej wewnętrzną powierzchnię kulistą o promieniu R. Zakończenia sprężystych ramion bocznych i sprężystego ramienia środkowego znajdują się na wysokością h2 usytuowanej poniżej poziomu środka S obrotu przegubu.

Ponadto między sprężystymi ramionami bocznymi, sprężystym ramieniem środkowym członu dolnego i sprężystymi ramionami bocznymi, sprężystym ramieniem środkowym członu górnego jest osadzona kula o promieniu R, której powierzchnia zewnętrzna przylega ślizgowo do wewnętrznych powierzchni kulistych odpowiednio sprężystych ramion bocznych, sprężystego ramienia środkowego członu dolnego i sprężystych ramion bocznych, sprężystego ramienia środkowego członu górnego.

Sprężyste ramiona boczne członu dolnego, w górnej części mają kształt kuliście wyoblony o długości łuku zewnętrznego odpowiadającego kątowi środkowemu sz o zwiększonej powierzchni przylegania do zewnętrznej powierzchni kuli. Sprężyste ramiona boczne w części przylegającej do nasady członu dolnego mają mniejszą szerokość i poniżej posiadają wzmocnienia z wybraniami (z podcięciami) o grubości g_w, a powierzchnia wewnętrzna sprężystych ramion bocznych ma kształt kulisty o promieniu Rd. Sprężyste ramię środkowe członu dolnego, posiada szerokość s oraz grubość g. Ponadto pomiędzy sprężystymi ramionami bocznymi członu górnego jest wnęka o zmiennej szerokości Sg, która ma najmniejszą szerokość u nasady i jest większa od szerokości s sprężystego ramienia środkowego członu dolnego. Po przeciwległej stronie sprężystych ramion bocznych znajduje się sprężyste ramię środkowe członu górnego, w którym jest utworzone wzdłużne wycięcie o szerokości Sg większej od szerokości s sprężystego ramienia środkowego członu dolnego.

Zakończenia sprężystych ramion bocznych członu dolnego i sprężystego ramienia środkowego członu dolnego rozmieszczone są z luzem pomiędzy zakończeniami sprężystych ramion bocznych członu górnego i sprężystego ramienia środkowego członu górnego.

Korzystnie, gdy człon dolny poniżej nasady ma kształt półtulei, przy tym wewnętrzna powierzchnia walcowa ma promień Rd, a płaska powierzchnia przecięcia jest odsunięta od osi Yd na odległość Ld. Przy czym sprężyste ramię środkowe członu dolnego w części przylegającej do wewnętrznej części walcowej posiada wzmocnienie. Ponadto człon górny powyżej nasady ma kształt walca o promieniu równym lub mniejszym od promienia Rd.

Korzystnie, gdy człon górny i człon dolny posiada zakres ruchu w płaszczyźnie πg względem głównej osi obrotu przegubu, która jest prostopadła do płaszczyzny πg w środku przegubu S, w zakresie kątów od 38° do 180°. Przy czym dla położenia, gdy a=0°, kąt obrotu β względem pomocniczej osi obrotu przegubu, która jest prostopadła do płaszczyzny πg w środku przegubu S, zawiera się w przedziale ± 35°, a kąt obrotu γ względem osi przegubu prostopadłej do osi w środku przegubu S, zmienia się w przedziale ±7°.

Korzystnie, gdy człon górny i człon dolny posiada zakres ruchu tak, że w skrajnym położeniu dla kąta wychylenia przegubu a=-38°, kąt obrotu przegubu β zawiera się w przedziale ± 8°, a kąt obrotu γ w przedziale ±17°.

Korzystnie, gdy człon górny i dolny człon posiada zakres ruchu tak, że w położeniu dla kąta wychylenia przegubu a=90°, kąt obrotu β zawiera się w przedziale ± 1.5°, przy tym dla kąta β=1.5° kąt obrotu γ ma wartość 0°, a dla kąta β=0°, zaś kąt obrotu γ członu górnego względem jego osi symetrii y_gzawiera się w przedziale ±2°.

Korzystnie, gdy człon górny i człon dolny posiada zakres ruchu tak, że dla kąta wychylenia przegubu «=180°, ma kąty obrotu przegubu β i γ mają wartość 0°.

Korzystnie, gdy sprężyste ramiona boczne członu dolnego i sprężyste ramię środkowe członu dolnego posiadają korzystnie na wewnętrznej powierzchni kulistej rowki smarne, a na wewnętrznej powierzchni kulistej wybrania sprężystych ramion bocznych posiadają rowki smarne.

Korzystnie, gdy sprężyste ramiona boczne członu dolnego i sprężyste ramię środkowe członu dolnego oraz sprężyste ramiona boczne członu górnego i sprężyste ramię środkowe członu górnego są wykonane z materiałów o dużej wytrzymałości mechanicznej, o wysokim module sprężystości wzdłużnej E i odpornych na korozję i zużycie ścierne.

Wynalazek rozwiązuje problem budowy przegubów łatwych w montażu o dużym zakresie wychyleń, składających się tylko z trzech elementów, stykających się fragmentami wewnętrznych promieni sferycznych górnego i dolnego członu przegubu z kulą będącą elementem ustalającym wzajemne położenie członów.

Przedmiot wynalazku opisano poniżej bardziej szczegółowo w przykładzie wykonania pokazanym na rysunkach, które przedstawiają:

fig. 1 - przegub trójsferyczny w widoku z przodu fig. 2 - przekrój A-A przegubu trójsferycznego w ujęciu z fig. 1 fig. 3 - przegub trójsferyczny w widoku z góry fig. 4 - przegub trójsferyczny w widoku z boku fig. 5 - przekrój B-B przegubu trójsferycznego w ujęciu z fig. 3 fig. 6 - widok izometryczny przegubu trójsferycznego fig. 7 - maksymalne wychylenie przegubu trójsferycznego w widoku z boku fig. 8 - maksymalne wychylenie przegubu trójsferycznego w widoku izometrycznym fig. 9 - minimalne wychylenie przegubu trójsferycznego w widoku z boku fig. 10 - minimalne wychylenie przegubu trójsferycznego w widoku izometrycznym fig. 10 - minimalne wychylenie przegubu trójsferycznego w widoku izometrycznym fig. 11 - przegub trójsferyczny w widoku przestrzennym w fazie wychylenia fig. 12 - człon dolny przegubu trójsferycznego w widoku z przodu fig. 13 - przekrój C-C członu dolnego przegubu trójsferycznego w ujęciu z fig. 12 fig. 14 - człon dolny przegubu trójsferycznego w widoku z góry fig. 15 - człon dolny przegubu trójsferycznego w widoku izometrycznym fig. 16 - człon górny przegubu trójsferycznego w widoku z przodu fig. 17 - przekrój D-D członu górnego przegubu trójsferycznego w ujęciu z fig. 16 fig. 18 - człon górny przegubu trójsferycznego w widoku z góry fig. 19 - człon górny przegubu trójsferycznego w widoku izometrycznym

Przykład wykonania

Przedmiot wynalazku przedstawionego na przykładzie wykonania na fig. 1,2, 3, 4, 5 i 6 jest przegubem sferycznym, posiadającym człon dolny 1, który ma u swojej nasady sferyczną powierzchnię utworzoną przez dwa boczne sprężyste ramiona 4 i sprężyste ramię środkowe 5. Sprężyste ramiona 4 są położone symetrycznie względem płaszczyzny symetrii Kd przechodzącej przez oś symetrii Yd członu dolnego 1 i są obwodowo przesunięte z obydwu stron względem płaszczyzny symetrii π._:: o kąt sd. Sprężyste ramiona 4 i 5 są fragmentem czaszy kulistej posiadającej wewnętrzne powierzchnie kuliste 11 i 12 o promieniu R = 40 mm i są ograniczone wysokością h1 = 4 mm, leżącą powyżej środka obrotu przegubu S.

Człon górny 2 ma u swojej nasady sferyczną powierzchnię utworzoną przez dwa boczne sprężyste ramiona 6 i sprężyste ramię środkowe 7. Sprężyste ramiona boczne 6 są położone symetrycznie względem płaszczyzny symetrii Kg przechodzącej przez oś symetrii Yg członu górnego 2 i są obwodowo przesunięte z obydwu stron względem płaszczyzny symetrii Kg o kąt sg. Sprężyste ramiona 6 i 7 są fragmentami czaszy kulistej posiadającej wewnętrzną powierzchnię kulistą 14 i 15 o promieniu R = 40 mm i są ograniczone wysokością h2 = 40 mm ponad poziom środka S obrotu przegubu.

Ponadto, między ramionami 4, 5, 6 i 7 członu dolnego i górnego 1 i 2 jest osadzona kula 3 o promieniu R, której powierzchnia zewnętrzna przylega ślizgowo do wewnętrznych powierzchni kulistych 11, 12, 14 i 15 sprężystych ramio n 4, 5,6 i 7 członu dolnego i górnego1 i 2. Sprężyste ramiona 4 mają złożony kształt w postaci nieforemnego fragmentu czaszy kulistej o zwiększonej powierzchni przylegania do zewnętrznej powierzchni kuli 3. Zaletą tego rozwiązania jest zwiększenie powierzchni przylegania współpracujących powierzchni kulistych 11 i 12.

W przypadku, gdy człon dolny 1 oraz człon górny 2 są nasadzane na kulę 3 w kierunku osiowym zostanie wywarta siła montażowa, to wtedy elastyczne sprężyste ramiona 4, 5 członu dolnego oraz sprężyste ramiona 6 i 7 członu górnego są rozpierane do tego stopnia, że rozszerza się otwór utworzony przez krawędzie sprężystych ramion tak dalece, że przechodzi on przez równik kuli. Powierzchnie kuliste zakończeń sprężystych ramion 4, 5, 6 i 7 obejmują wtedy zatrzaskowo część powierzchni kuli 3.

Oprócz tego sprężyste ramiona boczne 4 w części przylegającej do nasady członu dolnego 1 przegubu posiadają wybrania 9 o grubości gw = 2 mm, a ich powierzchnia wewnętrzna 13 ma kształt kulisty o promieniu Rd = 44 mm. Natomiast sprężyste ramię środkowe 5 posiada szerokość s = 8 mm oraz grubość g = 2 mm. Ponadto pomiędzy sprężystymi ramionami 6 jest wnęka o szerokości sg = 9 mm, która jest większa od szerokości s sprężystego ramienia 5. Po przeciwległej stronie sprężystych ramion 6 znajduje się sprężyste ramię środkowe 7, na którym jest utworzone wzdłużne wybranie 10 o szerokości sw = 9 mm większej od szerokości s sprężystego ramienia 5. Zaletą takiego rozwiązania jest zwiększenie kąta a wychylenia przegubu. Ma to szczególne znaczenie kiedy kąt wychylenia przegubu a zawiera się w przedziale od 60° do 180°. Wówczas pomiędzy członami dolnym 1 i górnym 2 nie dochodzi do kolizji, gdyż spężyste ramię środkowe 5 członu dolnego 1 przegubu mieści się swobodnie we wnęce 10 u nasady członu górnego 2 przegubu.

W przegubie sferycznym człon dolny 1 poniżej nasady ma kształt półtulei walcowej wyciętej wzdłuż osi Yd. Wewnętrzna powierzchnia walcowa 18 ma promień Rd = 8 mm, a płaska powierzchnia przecięcia 19 jest odsunięta od osi Yd na odległość Ld = 1 mm. Ponadto człon górny 2 powyżej nasady ma kształt walca o promieniu Rd równym 7.5 mm. Dzięki takiemu rozwiązaniu część walcowa członu górnego 2 przegubu mieści się swobodnie w półkolistej wnęce członu dolnego 1 przegubu, co pozwala na zwiększenie kąta wychylenia przegubu a aż do 180°. Jednocześnie środkowe ramię sprężyste 5 członu dolnego 1 w części przylegającej do wewnętrznej części walcowej 18 posiada wzmocnienie 19, pozwalające na zwiększenie jego wytrzymałości mechanicznej oraz jego usztywnienie w strefie nasady.

W położeniu nominalnym płaszczyzny symetrii π i π członu dolnego i górnego 1 i 2 pokrywają się, przy tym kąt wychylenia przegubu a względem głównej osi przegubu 21 ma wartość 0°, a kąt obrotu β względem pomocniczej osi 22 przegubu znajdującego się w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzn π-d i π-g ma wartość 0°. Z kolei kąt obrotu γ względem osi przegubu 23 wynosi 0°.

Korzystnie przegub sferyczny, posiada możliwość obrotu we wszystkich kierunkach. Zakres ruchu w płaszczyźnie Kg względem głównej osi obrotu 21 przegubu, która jest prostopadła do płaszczyzny Kg w środku przegubu S, zawiera się w przedziale kątów od - 38° do 180°. Przy czym dla położenia, gdy a=0°, kąt obrotu β względem pomocniczej osi obrotu 22 przegubu, która jest prostopadła do płaszczyzny Kg w środku przegubu S, zawiera się w przedziale ± 35°. Oprócz tego człony przegubu mogą obracać się względem osi 23 przegubu, która jest prostopadła do głównej i pomocniczej osi przegubu w środku przegubu S, o niewielki kąt obrotu γ zmieniający się w przedziale ±7°.

W skrajnym położeniu dla kąta wychylenia przegubu a= -38° kąt obrotu przegubu β zawiera się w przedziale ± 8°, a kąt obrotu y w przedziale ±17°.

W położeniu dla kąta wychylenia przegubu a= 90°, kąt obrotu β zawiera się w przedziale ± 1.5°, przy tym dla kąta β = 1.5° kąt obrotu y ma wartość 0°, a dla kąta β=0° kąt obrotu y górnego członu przegubu zmienia się w przedziale ±2°.

Z kolei dla skrajnego kąta wychylenia przegubu a, wynoszącego 180°, kąty obrotu przegubu β i γ mają wartość 0°.

Sprężyste ramiona boczne 4 i 5 posiadają korzystnie na wewnętrznej powierzchni kulistej 11 i 12 rowki smarne 16, ponadto na wewnętrznej powierzchni kulistej 13 wybrania 9 sprężystych ramion bocznych posiadają rowki smarne 17. Dzięki takiemu rozwiązaniu jest lepsze rozprowadzenie środka smarującego, zapewniającego właściwe smarowanie współpracujących ślizgowo sferycznych powierzchni 11, 12, 14 i 15 członów przegubu 1 i 2.

W celu uzyskania sprężystych ramion 4, 5, 6 i 7 członu dolnego i górnego 1 i przegubu 2 są one wykonane ze stopu tytanu Ti6A14U-PE-UHMW.

Spis oznaczeń:

1. człon dolny

2. człon górny

3. kula

4. sprężyste ramiona boczne w kształcie fragmentu czaszy kulistej członu dolnego

5. sprężyste ramię środkowe w kształcie fragmentu czaszy kulistej członu dolnego

6. sprężyste ramiona boczne w kształcie fragmentu czaszy kulistej członu górnego

7. sprężyste ramię środkowe w kształcie fragmentu czaszy kulistej członu górnego

8. otwór kształtowy środkowego sprężystego ramienia środkowego członu dolnego

9. wybranie wewnętrzne w kształcie fragmentu czaszy kulistej sprężystych ramion bocznych członu dolnego

10. wybranie członu górnego

11. wewnętrzna powierzchnia kulista sprężystych ramion bocznych członu dolnego

12. wewnętrzna powierzchnia kulista sprężystego ramienia środkowego członu dolnego

13. wewnętrzna powierzchnia kulista wybrania sprężystych ramion bocznych członu dolnego

14. wewnętrzna powierzchnia kulista sprężystych ramion bocznych członu górnego

15. wewnętrzna powierzchnia kulista sprężystego ramienia środkowego członu górnego

16. rowki smarne na wewnętrznej powierzchni kulistej sprężystych ramion bocznych członu dolnego

17. rowki smarne na wewnętrznej powierzchni kulistej wybrań członu dolnego

18. wewnętrzna powierzchnia walcowa członu dolnego przegubu

19. wzmocnienie sprężystego ramienia środkowego członu dolnego

20. płaska powierzchnia przecięcia członu dolnego

21. główna oś obrotu przegubu

22. pomocnicza oś obrotu przegubu

23. oś przegubu

24. wnęka górnego członu przegubu

25. półtulejowa część dolnego członu przegubu

S - środek obrotu członów przegubu

Sk - środek kuli

R - promienie wewnętrznych powierzchni kulistych sprężystych ramion członu dolnego i górnego

Rd — promień wewnętrznej powierzchni kulistej wybrań sprężystych ramion bocznych członu dolnego

Yd - oś symetrii członu dolnego

Yd - oś symetrii członu górnego n — w płaszczyzna symetrii członu dolnego ng — płaszczyzna symetrii członu górnego sd — kąt przesunięcia obwodowego sprężystych ramion bocznych członu dolnego względem płaszczyzny symetrii n sg - kąt przesunięcia obwodowego sprężystych ramion bocznych członu górnego względem płaszczyzny symetrii n sz - kąt środkowy sprężystych ramion bocznych członu dolnego przegubu g - grubość sprężystego ramienia środkowego g_w - grubość wybrania sprężystego ramienia środkowego s - szerokość sprężystego ramienia środkowego członu dolnego

Sg - szerokość wnęki podłużnego otworu w sprężystym ramieniu środkowym członu górnego

Ld - szerokość wnęki podłużnego otworu w sprężystym ramieniu środkowym członu górnego

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Przegub trójsferyczny, posiadający człon dolny oraz człon górny ze sprężystymi czaszami kulistymi posiadającymi sprężyste ramiona, wewnątrz których osadzona jest kula, znamienny tym, że człon dolny (1) ma u swojej nasady sferyczną powierzchnię utworzoną przez dwa sprężyste ramiona boczne (4) i sprężyste ramię środkowe (5), przy czym sprężyste ramiona boczne (4) są rozmieszczone symetrycznie względem płaszczyzny symetrii πά przechodzącej przez oś symetrii (Yd) członu dolnego (1) i są obwodowo przesunięte z obydwu stron względem płaszczyzny symetrii πά o kąt sd, przy czym sprężyste ramiona boczne (4) i sprężyste ramię środkowe (5) stanowią fragment czaszy kulistej posiadającej wewnętrzne powierzchnie kuliste (11 i 12) o promieniu R, przy czym zakończenia sprężystych ramion bocznych (4) i sprężystego ramienia środkowego (5) znajdują się na wysokości hi usytuowanej ponad poziomem środka obrotu przegubu S, a człon górny (2) ma u swojej nasady sferyczną powierzchnię utworzoną przez dwa sprężyste ramiona boczne (6) i sprężyste ramię środkowe (7), przy czym sprężyste ramiona boczne (6) są rozmieszczone symetrycznie względem płaszczyzny symetrii π_θ przechodzącej przez oś symetrii (Yg) członu górnego (2) i są obwodowo przesunięte z obydwu stron względem płaszczyzny symetrii πg o kąt sg, przy czym sprężyste ramiona boczne (6) i sprężyste ramię środkowe (7) stanowią fragment czaszy kulistej posiadającej wewnętrzną powierzchnię kulistą (14 i 15) o promieniu R, przy czym zakończenia sprężystych ramion bocznych (6) i sprężystego ramienia środkowego (7) znajdują się na wysokością h2 usytuowanej poniżej poziomu środka S obrotu przegubu, ponadto między sprężystymi ramionami bocznymi (4), sprężystym ramieniem środkowym (5) członu dolnego (1) i sprężystymi ramionami bocznymi (6), sprężystym ramieniem środkowym (7) członu górnego (2) jest osadzona kula (3) o promieniu R, której powierzchnia zewnętrzna przylega ślizgowo do wewnętrznych powierzchni kulistych (11, 12, 14, 15) odpowiednio sprężystych ramion bocznych (4), sprężystego ramienia środkowego (5) członu dolnego (1) i sprężystych ramion bocznych (6), sprężystego ramienia środkowego (7) członu górnego (2), przy czym sprężyste ramiona boczne (4), członu dolnego (1), w górnej części mają kształt kuliście wyoblony o długości łuku zewnętrznego odpowiadającego kątowi środkowemu sz o zwiększonej powierzchni przylegania do zewnętrznej powierzchni kuli (3), przy tym sprężyste ramiona boczne (4) w części przylegającej do nasady członu dolnego (1) mają mniejszą szerokość i poniżej posiadają wzmocnienia (19) z wybraniami (z podcięciami) (9) o grubości gw, a powierzchnia wewnętrzna (13) sprężystych ramion bocznych (4) ma kształt kulisty o promieniu Rd, a sprężyste ramię środkowe (5) członu dolnego (1), posiada szerokość s oraz grubość g, ponadto pomiędzy sprężystymi ramionami bocznymi (6) członu górnego (2), jest wnęka (24) o zmiennej szerokości sg, która ma najmniejszą szerokość u nasady i jest większa od szerokości s sprężystego ramienia środkowego (5) członu dolnego (1), a po przeciwległej stronie sprężystych ramion bocznych (6) znajduje się sprężyste ramię środkowe (7) członu górnego (2), w którym jest utworzone wzdłużne wycięcie (10) o szerokości sg większej od szerokości s sprężystego ramienia środkowego (5) członu dolnego (1), przy czym zakończenia sprężystych ramion bocznych (4) członu dolnego (1) i sprężystego ramienia środkowego (5) członu dolnego (1) rozmieszczone są z luzem pomiędzy zakończeniami sprężystych ramion bocznych (6) członu górnego (2) i sprężystego ramienia środkowego (7) członu górnego (2).
2. Przegub według zastrz. 1 znamienny tym, że człon dolny (1) poniżej nasady ma kształt półtulei (25), przy tym wewnętrzna powierzchnia walcowa (18) ma promień Rd, a płaska powierzchnia przecięcia (20) jest odsunięta od osi Yd na odległość Ld, przy tym sprężyste ramię środkowe (5) członu dolnego (1) w części przylegającej do wewnętrznej części walcowej (18) posiada wzmocnienie (19), ponadto człon górny (2) powyżej nasady ma kształt walca o promieniu równym lub mniejszym od promienia Rd.
3. Przegub według zastrz. 1 znamienny tym, że człon górny (2) i człon dolny (1) posiada zakres ruchu w płaszczyźnie πg względem głównej osi obrotu przegubu (21), która jest prostopadła do płaszczyzny π_θ w środku przegubu S, w zakresie kątów od 38° do 180°, przy tym dla położenia, gdy a=0°, kąt obrotu β względem pomocniczej osi obrotu przegubu (22), która jest prostopadła do płaszczyzny π_θ w środku przegubu S, zawiera się w przedziale ± 35°, a kąt obrotu γ względem osi przegubu (23) prostopadłej do osi (21) i (22) w środku przegubu S, zmienia się w przedziale ±7°.
4. Przegub według zastrz. 1 znamienny tym, że człon górny (2) i człon dolny (1 ) posiada zakres ruchu tak, że w skrajnym położeniu dla kąta wychylenia przegubu a= -38°, kąt obrotu przegubu β zawiera się w przedziale ± 8°, a kąt obrotu γ w przedziale ±17°.
5. Przegub według zastrz. 1 znamienny tym, że człon górny (2) i dolny człon (1) posiada zakres ruchu tak, że w położeniu dla kąta wychylenia przegubu a= 90°, kąt obrotu β zawiera się w przedziale ± 1.5°, przy tym dla kąta β = 1.5° kąt obrotu γ ma wartość 0°, a dla kąta β=0°, zaś kąt obrotu γ członu górnego (2) względem jego osi symetrii y_g zawiera się w przedziale ±2°.
6. Przegub według zastrz. 1 znamienny tym, że człon górny (2) i człon dolny (1) posiada zakres ruchu tak, że dla kąta wychylenia przegubu a= 180°, ma kąty obrotu przegubu β i γ mają wartość 0°.
7. Przegub według zastrz. 1 znamienny tym, że sprężyste ramiona boczne (4) członu dolnego (1) i sprężyste ramię środkowe (5) członu dolnego (1) posiadają korzystnie na wewnętrznej powierzchni kulistej (11 i 12) rowki smarne (16), a na wewnętrznej powierzchni kulistej (13) wybrania (9) sprężystych ramion bocznych (6) posiadają rowki smarne (17).
8. Przegub według zastrz. 1 znamienny tym, że sprężyste ramiona boczne (4) członu dolnego (1) i sprężyste ramię środkowe (5) członu dolnego (1) oraz sprężyste ramiona boczne (6) członu górnego (2) i sprężyste ramię środkowe (7) członu górnego (2) są wykonane z materiałów o dużej wytrzymałości mechanicznej, o wysokim module sprężystości wzdłużnej E i odpornych na korozję i zużycie ścierne.