RU1831597C - Сборный вал и способ его изготовлени - Google Patents

Abstract

Использование: автомобилестроение. Сущность изобретени : полый вал вы полней .из отдельных трубчатых элементов ступенчатой формы, концевые участки которых расположены внутри приводных элементов. Внутри вала на концевых участках трубчатых элементов установлена втулка. Полости втулок заглушают с двух сторон пробками и подают в них рабочую среду под давлением дл  раздачи втулок. Перед подачей рабочей среды на поверхность втулки нанос т защитное покрытие. 2 с и 8 з.п. ф-лы, б ил.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к сборному валу, состо щему из полого вала и укрепленных на нем приводных элементов, например, кулачков или зубчатых колес, и/или укрепленных на нем подшипниковых втулок.

Изобретение касаетс  также способа дл  изготовлени  сборного .вала, в частности , коленчатого вала, передаточного вала или распределительного вала, в случае которого элементы гильз вод тс  в трубчатое тело и развальцовываютс  с пластической деформацией, причем трубчатые тела насажены друг на друга (или вставлены друг в друга) и/или причем приводные элементы или подшипниковые втулки наезжены на трубчатые тела и осуществл етс  разваль- цовыванйе гильз с целью соединени  с силовым замыканием элементов гильзsc насаженными друг на друга трубчатыми телами или вставленных друг в друга трубчатых тел между собой или насаженных приводных элементов или подшипниковых втулок с трубчатыми телами.

Целью изобретени   вл етс  создание вала названного типа с улучшенной конструкцией и уменьшенными габаритами при одновременно хороших характеристиках прочности при кручении и изгибе.

Кроме того, цель изобретени  заключаетс  в создании наиболее пригодного дл  изготовлени  такого рода валов способа указанного выше типа, в случае которого можно отказатьс  от использовани  зондов с многократными уплотнени ми обычного типа и с помощью которого можно уменьшить вли ние источника ошибок при одновременном достижении рентабельности процесса.

Это достигаетс  тем, что полый вал составлен из отдельных трубчатых элементов, которые своими концевыми област ми вставлены в приводные элементы или подшипниковые втулки и вне последних имеют ступенчато измен ющий увеличенный внешний диаметр, который увеличен по сравнению с их внутренним диаметром, трубчатые элементы насаженьгдруг на друга

со

СА)

СП Ю

N

GO

или вставлены друг в друга внутри приводного элемента или подшипниковой втулки, что втулки внутри приводных элементов вставлены в насаженные друг на друга, или вставленные друг в друга трубчатые элементы , а трубчатые элементы соединены с силовым замыканием с приводными элементами или подшипниковыми гильзами.

Такого рода вал отличаетс  высокой прочностью при кручении и изгибе вследствие наличи  трубчатых элементов, увеличенных в диаметре по сравнению со сквозными отверсти ми приводных элементов . Уступы трубчатых элементов могут прилегать к фронтальным част м приводных элементов и, следовательно, опиратьс  о них, за счет чего достигаетс  благопри тное вли ние на прочность при изгибе. Осуществл емое с силовым замыканием соединение обеспечиваетс  в случае тонкостенной конструкции трубчатых элементов с помощью вставленных втулок, которые уменьшены до необходимых участков внутри приводных элементов с целью уменьшени  габаритов. Дл  обеспечени  осуществл емого с силовым замыканием соединени  втулки могут запрессовыватьс , вставл тьс  или запрессовыватьс  в гор чем состо нии на приводные элементы. Кроме того, втулки могут завальцовыватьс  с помощью механических средств или с помощью гидравлических приспособлений с пластической деформацией, выход щей за пределы их упругости . Дл  этой цели используютс  как таковые зоны рабочей жидкости.

Преимущественно способ заключаетс  в том, что в открытые концы втулки герметично вставл ютс  оснащенные сверленным отверстием заглушки и что образованное с помоа1ью втулки и вставленной заглушки полое пространство нагружаетс  через отверстие в заглушке рабочей средой до достижени  пластической радиальной деформации втулки.

В соответствии с первой целесообразной формой исполнени  перед нэгружени- ем давлением в полое пространство в частности, через отверсти  в заглушках - водитс  покрытие, покрывающее, по меньшей , мере свободную внутреннюю поверхность втулки и внешнюю область торцевой поверхности заглушек.

С помощью описанного таким образом способа во внутреннее пространство втулки вводитс  слой или имеюща  форму пленки масса, котора  может проникать с образованием уплотнительного эффекта в существующий между заглушкой и втулкой уплотнительный зазор с целью обеспечени  надежного уплотнени . Названное покрытие представл ет собой при этом лишь однократно использующийс  материал, который в случае необходимости может частично оставатьс  во втулке также после

ее развальцовывани . В отличие от случаев использовани  многократно примен ющихс  уплотнительных колец на корпусе зонда, в случае которого введение в уплотнительный зазор ведет к повреждени м, введение.

0 использующегос  в данном случае покрыти  не только не оказывает вредного вли ни  на способ, но и способствует повышению уплотнительного эффекта. Дл  ввода покрыти  существуют раз5 личные возможности, например, после введени  заглушек во втулки внутреннее покрытие может быть нанесено посредством распылени  через сопло, введенное сквозь одно из отверстий в заглушках. В

0 соответствии со следующей возможностью вставленные друг в друга втулки и заглушки заливают в зкотекучей жидкостью, котора  прилипает к стенкам. При этом устройство может предпочтительно поворачиватьс 

5 вокруг всех осей. Треть  возможность нанесени  покрыти  заключаетс  в том, что вводима  через отверсти  в заглушках труба, выполненна  из хорошо подвергающегос  пластической деформации материала, вво0 дитс  через заглушки и нагружаетс  внутренним давлением, в результате чего обеспечиваетс  его. прилегание к стенкам втулки.

В качестве материала дл  нанесени  по5 крыти  могут использоватьс  пригодные, имеющие низкую температуру плавлени  металлы или прочие отвердевающие органические материалы,

В соответствии со второй целесообраз0 ной формой исполнени  кольцевые зазоры между втулкой и заглушкой в полом пространстве могут уплотн тьс  с помощью легко деформируемых уплотнений, выполненных , в частности, из пластмассы или

5 м гкого материала, которые одновременно устанавливаютс  уже при введении заглушек и которые под воздействием внутреннего давлени  прилегают ко внутренним кольцевым зазорам в полом пространстве и

0 прижимаютс  к ним таким образом, что достигаетс  абсолютна  герметичность системы .

Усовершенствование описанного выше процесса может заключатьс .в том, что за5 глушки вставлены во втулки с прессовой посадкой , причем при необходимости можно полностью отказатьс  от использовани  уплотнений . Это происходит, в частности, в том случае, если прессова  посадка, котора  может быть реализована, например.

также посредством насаживани  в гор чем состо нии, сохран етс  в течение всего процесса радиальной деформации втулки. После этого заглушки оставались бы в изготовленной трубе,

В соответствии со следующей целесообразной формой исполнени  заглушки могут вставл тьс  во втулки с.прессовой посадкой, реализованной, однако, таким образом, что она устран етс  при радиальной деформации втулки, в результате чего заглушки могут быть впоследствии удалены. Этот способ предполагает использование названных выше дополнительных средств дл  уплотнени  полого пространства.

Следующа  благопри тна  форма исполнени  способа заключаетс  в том, что в качестве рабочей жидкости используетс  высоков зка  среда, например, воск, который самосто тельно оседает на кольцевом зазоре в полом пространстве между заглушкой и втулкой с созданием уплотн ющего эффекта и обеспечивает возможность приложени  давлени  без использовани  специальных уплотнительных элементов. Повышение давлени  с помощью воды или другого средства с малой в зкостью может осуществл тьс  в этом случае в области отверстий заглушек - или при использовании многор дной конструкции - в области отверсти  наружной заглушки.

Использующиес  заглушки, через отверсти  которых осуществл етс  подвод рабочей жидкости, должны соедин тьс  предпочтительно с агрегатом дл  выработки давлени  и также и это соединение подлежит уплотнению, в данном случае отказ уплотнени  не  вл етс , однако, опасным. В случае повторно использующихс  заглушек названное соединение между заглушкой и агрегатом дл  выработки давлени  может представл ть собой, например, абсолютно надежное обычное соединение высокого давлени .

Если в соответствии с соответствующим изобретению способом осуществл етс  развальцовывание лишь одной единственной втулки, то в этом случае пон тно, что при горизонтальном расположении отверстий в заглушках одно отверстие может служить дл  ввода рабочей среды, а другое - дл  деаэрации. В частности, при вертикальном расположении заглушек с их отверсти-  ми одна из заглушек может быть выполнена, однако, также в качестве глухой заглушки без отверсти .

Поскольку, как правило, на одном валу должны быть деформированы несколько одинаковых втулок, особенно предпочтительным  вл етс  случаи, когда одна сквозна  заглушка с одним сквозным отверстием вставл ет в концы двух соседних втулок. С целью облегчени  ограниченного ввода заглушек во втулки на них в случае бла- гопри тного исполнени  могут быть предусмотрены кольцевые уступы или прочие упоры.

Особо благопри тна  конструкци  дл  осуществлени  соответствующего и.чобре0 тению способа состоит применительно к заранее смонтированным узлам из по меньшей мере одной втулки и двух заглушек , которые оснащаютс  внутренним покрытием до того, как они будут введены в

5 трубчатое тело или трубчатые элементы, подлежащие соединению друг с другом и/или фиксации на их элементах. Если при этом заглушки оснащены упом нутыми выше упорами, то в этом случае перед внутрен0 ним нагружением давлением необходима одна лишь фиксаци  внешних заглушек с целью гарантированной осевой защиты общей конструкции при последующем внут- реннем нагружении втулок давлением.

5 Предварительно смонтированный узел из втулки и заглушек выполн етс  предпочтительно таким образом, что заглушки введены в концы втулок уже с прессовой посадкой.

0 Эта мера облегчает общий монтаж, а также необходимое уплотнение с помощью внутреннего покрыти . При рэзвальцовыва- нии втулок происходит устранение прессовой посадки и обеспечиваетс  возможность

5 несложного осевого выдавливани  заглушек . Обща  конструкци  из вставленных друг в друга трубы и смонтированных с заглушками втулок вкладываетс  в своего рода штамп дл  объемной штамповки, с

0 помощью которого обеспечиваетс  фиксаци  углового положени  элементов или трубчатых элементов и одновременно компенсируетс  противодавление заглушки, котора  расположена односторонне сво5 бодной в осевом направлении.

В соответствии с особо несложным принципом действи  давление может вырабатыватьс  внутри самого устройства, в то врем  как расположенные снаружи за0 глушки уплотн ютс  и смещаютс  в осевом направлении или в сквозные отверсти  заглушек , расположенных снаружи в осевом направлении, запрессовываютс  небольшие поршни, причем в данном случае дей5 ствует та предпосылка, что внутреннее пространство гильз и сквозного отверсти  предварительно заполнено рабочей жидкостью , предпочтительно водой.

На фиг. 1 показано устройство дл  изготовлени  собранного коленчатого вала; на

фиг. 2 - устройство дл  изготовлени  собранного расрпеделительного вала в одной форме исполнени ; на фиг. 3 - устройство дл  изготовлени  собранного распределительного вала во второй форме исполнени ; на фиг. 4 - устройство дл  изготовлени  собранного распределительного вала в третьей форме исполнени ; на фиг, 5 - зонд дл  рабочей жидкости при изготовлении распределительного вала; на фиг. 6 - распределительный вал.

На фиг. 1 представлен участок коленчатого вала, охватывающий две щеки 1, 2 коленчатого вала, из которых последн   содержит противовес. На щеки коленчатого вала насажены выполненные в качестве трубчатых элементов цапфовые насадки 3- 6, которые соответствующими насадками 7,8 соседних щек плотно вставлены друг в друга с целью образовани  базовой цапфы 9, 10 или шатунной шейки ,11, Во вставленные друг в друга части 7, 3, 6, 9 базовой цапфы 9, 10 вставлены первые симметричные втулки 12. 13, а во вставленные друг в друга части 4, Ь шатунной шейки 11-- следующа  несимметрична  втулка.

В обращенных друг к другу втулки 12,13 и через отверсти  14, 15 в щеках 1, 2 коленчатого вала вставлена заглушка 16 с малым сквозным отверстием 17. Обща  внутренн   поверхность втулок 12, 13, а также свободные поверхности заглушки 16, включа  внутреннее отверстие 17. оснащены покрытием 18, которое, в частности, обеспечивает уплотнение кольцевого зазора между заглушкой и втулками.

В оба отверсти  втулки 19 вставлены с припасовкой две заглушки 20, 21, проход щие через отверсти  22, 23 щек коленчатого вала. Также и в этом случае изображено покрытие 24. покрывающее внутреннюю поверхность гильзы 19 и торцовые поверхности заглушек 20,21;, включа  их то или иное внутреннее отверстие 24, 5. . Как видно на примере изображенной заглушки 17, те заглушки, которые вход т в соседние втулки, наход тс  в состо нии равновеси  сил также при нзгружении давлением и не нуждаютс  в специальной защите . Последн   необходима только применительно к неизображенным заглушкам в концевом положении. После окончательной обработки вала заглушки могут быть без труда извлечены, так как втулки 12, 13, 19, 26, 27 претерпели пластическое расширение в диаметре.

На фиг. 2 изображен участок распределительного вала, который состоит из отдельных , оснащенных уступами трубчатых элементов 28, 29, 30 на концах которых насажены кулачки 31, 32 в качестве фиксирующих элементов, причем в соответствующие области труб вставлены чисто цилиндрические втулки 33, 34.

В концы этих гильз вставлены заглушки

35, 36, 37 со сквозными отверсти ми 38, 39, 40, причем средн   заглушка входит своими концами в обе соседние втулки 33, 34. Свободно расположенна  область втулки, а так0 же торцовые поверхности заглушек 35, 36, 37 и их внутренние отверсти  38, 39. 40 оснащены покрытием 41. Узел, состо щий из втулок и заглушек, включа  покрытие, может вставл тьс  в предварительно со5 бранном состо нии в участки 28, 29,30 труб с зафиксированными на них приводными элементами 31. 32 и после внутреннего на- гружени  давлени  и упругого расширени  втулки 33, 34 оставатьс  там или удал тьс 

0 из готового вала.

На фиг. 3 изображена та же конструкци . Вместо покрыти  перед заглушками ус- тановлены легко деформируемые уплотнительные кольца 42, 43, 44, 45.

5 На фиг. 4 изображена, та же конструкци , что и «а фиг.З, однако без использовани  уплотнительных колец, причем в данном случае нёобхрдима прессова  посадка , не разрушающа с  также при ради0 альном развальцовывании втулок 33. 34 или должно быть предусмотрено использование высоков зкой жидкости, котора  закрывает зазор между заглушками 35,36, 37 и втулками 33, 34.

5 На фиг, 5 изображен зонд 46 дл  рабочей жидкости, вставленный в распределительный вал, собранный из кулачков 31, 32 и трубчатых элементов 28. 29, 30, а также втулки 33, 34 и содержащий внутреннее от0 верстие 47, радиальные отверсти  48, 49 и попарно расположенные, симметрично последним уплотнени  50, 51, 52, 53. При на- гружении давлением втулки претерпевают радиальную деформацию, выход щую за

5 пределы упругости, и обеспечивае осуществл емый с силовым замыканием зажим трубчатых элементов 28, 29, 30 в области кулачков.

На левой половине рисунка концевые

0 элементы 54, 55 трубчатых элементов 28, 29 вставлены друг в друга, в то врем  как на правой половине рисунка концевые элементы 56.57-трубчатых элементов имеют одинаковый диаметр и стыкуютс  друг с другом на

5 половине длины кулачка 32.

На фиг. 6 изображен кулачковый вал, который может изготавливатьс  по одному из описанных ранее способов или иным путем , например/посредством насаживани  в гор чем состо нии или запрессовывани ,

иди же с помощью соединени  с использованием сварки или пайки.

Claims (10)

1.Сборный вал, состо щий из полого вала и укрепленных на нем приводных эле- ментиов, преимущественно кулачков, зубчатых колес и/или подшипниковых гильз, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности и срока службы, полый вал выполнен из отдельных трубчатых элементов ступенчатой формы, концевые участки которых расположены внутри приводных элементов или подшипниковых гильз и выполнены с наружным диаметром меньше диаметра трубчатых элементов, расположенных между приводными элементами или подшипниковыми гильзами, а вал снабжен втулками, установленными внутри концевых участков с радиальным силовым замыканием с ними, при этом концевые участки соседних трубчатых элементов выполнены с равными диаметрами или разными диаметрами и вставлены один в другой.

2.Способ изготовлени  сборного вала, преимущественно коленчатого вала передаточного вала или кулачкового вала, при котором на полый вал надевают приводные элементы, в частности кулачки, зубчатые колеса и/или гильзы подшипников, и закреп- л ют их путем раздачи полого вала посредством создани  в его полости внутреннего давлени  рабочей среды, отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности и сока службы полый вал выполн ют из отдельных трубчатых элементов ступенчатой формы, устанавлива  концевые части меньшего диаметра внутри приводных элементов и/или гильз один в другом на 5 втулках, размещенных внутри полого вала, при этом полости втулок заглушают с двух сторон пробками и подают в них рабочую среду.

3.Способ по п. 2, отличающийс  0 тем, что перед подачей давлени  в полость

ввод т защитное покрытие.

4.Способ по п. 2, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что вкачестве рабочей среды используют высоков зкую среду, например воск.

5 5. Способ по п. 3, от личающийс  тем, что покрытие нанос т путем ввода жидкой отвердевающей массы.

6.Способ поп. 3, отличающийс  тем, что покрытие нанос т путем ввода в

0 полость гильзы трубки из пластически легкого деформируемого материала.

7.Способ по п. 3, о т л и ч а ю щ и и тем, что покрытие нанос т набрызгованием из сопла,

5

8. Способ по п. 2, о т ли чающийс  тем, что раздачу гильз осуществл ют в два этапа, причем на первом этапе подают рабочую среду в полости втулок при меньшем давлении, а на втором .давление повышают.

0 9. Способ по п. 3, отличающийс  тем, что покрытие состоит из термопластичного материала.

10. Способ по п. 3, отличающийс  тем, что покрытие состоит из олова или дру5 того легкоплавкого металла.

20 24

n

J 12

1831597

ti 25

Фиг I

Ф(/г.Ј

гг

ГЭД

г

У///////// ////////////////////А

W

/

V.A.vxS

// /У

У// mW/W/y//////&/&/////S$wt

ЈЭД

/г

fr

/Г

9Ј

К 1

V.A.

&//

52

L6SIWI

Ш V

51 47 w

V///////////////7/Z i

31 JJ

to

31

57

30

W////wmft.u

7//////Л v3J

J4

sSS SSSSSS sS

фиг. 5

Фиг.6