RU2060411C1

RU2060411C1 - Universal joint

Info

Publication number: RU2060411C1
Application number: RU92013666/28A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Бубнов
Original assignee: Открытое акционерное общество "ГАЗ"
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: automotive industry. SUBSTANCE: universal joint has jaws and spider between them which are coupled by way of needle bearings and secured with lock members. A race is mounted on the needle bearing. There is a sealing member inside the race. The spider has pins each of which has working cylindric surface and seat cylindric surface whereon the outer sealing member is mounted. The inner sealing member is provided with the inner flexible skirt and outer flexible skirt which form the inner ring space and outer ring space. The outer sealing member is provided with the outer flexible skirt and inner flexible skirt that is mounted inside the outer ring space of the inner sealing member with a spaced relation to the surface of this space to define a labyrinth. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к карданным шарнирам и может быть использовано преимущественно в трансмиссиях транспортных средств. The invention relates to mechanical engineering, namely to cardan joints and can be used mainly in transmissions of vehicles.

Известен карданный шарнир, содержащий две вилки и расположенную между ними крестовину, соединенные друг с другом игольчатыми подшипниками, закрепленными стопорными элементами, при этом на игольчатом подшипнике установлена обойма с размещенным в ней уплотнительным элементом и каждый шип крестовины снабжен уплотнительным элементом [1]
Недостатком указанной конструкции является необходимость разборки карданного шарнира для пополнения и замены смазки, что существенно увеличивает трудоемкость технического обслуживания.Known cardan joint containing two forks and a spider located between them, connected to each other by needle bearings fixed by locking elements, while on the needle bearing a cage with a sealing element placed in it and each spike of the cross is equipped with a sealing element [1]
The disadvantage of this design is the need to disassemble the universal joint for replenishment and replacement of lubricant, which significantly increases the complexity of maintenance.

Известен также карданный шарнир, содержащий две вилки и расположенную между ними крестовину, соединенные друг с другом игольчатыми подшипниками, закрепленными стопорными элементами, при этом на игольчатом подшипнике установлена обойма с размещенным в ней уплотняющим элементом и каждый шип крестовины снабжен уплотнительным элементом [2]
Недостатками указанного карданного шарнира являются повышенная трудоемкость изготовления крестовины, так как на шипах необходимо выполнить три цилиндрические поверхности разного диаметра: нерациональное использование объема под уплотнение, что приводит к увеличению габаритов карданного шарнира.Also known is a cardan joint containing two forks and a cross located between them, connected to each other by needle bearings fixed by stop elements, while a sleeve with a sealing element placed therein is installed on the needle bearing, and each cross of the cross is provided with a sealing element [2]
The disadvantages of this cardan joint are the increased complexity of manufacturing a cross, since it is necessary to make three cylindrical surfaces of different diameters on the spikes: irrational use of the volume under the seal, which leads to an increase in the dimensions of the cardan joint.

Целью изобретения является снижение материалоемкости и повышение долговечности карданного шарнира, а также снижение трудоемкости изготовления деталей карданного шарнира. The aim of the invention is to reduce the material consumption and increase the durability of the universal joint, as well as reducing the complexity of manufacturing parts of the universal joint.

Цель достигается тем, что внутренний уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными внутренней и наружной эластичными юбками, вытянутыми вдоль оси игольчатого подшипника в направлении к центру крестовины, с длинами, обеспечивающими их ступенчатое расположение, при этом юбки образуют внутреннюю и наружную кольцевые полости в теле внутреннего уплотнительного элемента и выполнены с возможностью взаимодействия внутренней эластичной юбки с рабочей поверхностью шипа крестовины и наружной эластичной юбки с посадочной поверхностью шипа крестовины, а наружный уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными наружной и внутренней эластичными юбками, вытянутыми вдоль оси шипа крестовины, причем наружная эластичная юбка выполнена вытянутой к центру крестовины с возможностью взаимодействия с обоймой игольчатого подшипника, а внутренняя эластичная юбка выполнена вытянутой от центра крестовины и установлена в наружной кольцевой полости внутреннего уплотнительного элемента с зазорами относительно поверхностей этой полости, образуя при этом лабиринт. The goal is achieved by the fact that the inner sealing element is provided with concentrically arranged inner and outer elastic skirts elongated along the axis of the needle bearing towards the center of the cross, with lengths ensuring their stepwise arrangement, while the skirts form the inner and outer annular cavities in the body of the inner sealing element and made with the possibility of interaction of the inner elastic skirt with the working surface of the spike of the cross and the outer elastic skirt with a landing on top the spine of the spike, and the outer sealing element is provided with concentrically located outer and inner elastic skirts elongated along the axis of the spike of the spider, the outer elastic skirt made elongated to the center of the cross with the possibility of interaction with the cage of the needle bearing, and the inner elastic skirt made elongated from the center of the spider and installed in the outer annular cavity of the inner sealing element with gaps relative to the surfaces of this cavity, forming a labyrinth t.

Существенными признаками предлагаемого решения являются: концентричность расположения эластичных юбок уплотнительных элементов; вытянутость в одну сторону вдоль оси игольчатого подшипника в направлении к центру крестовины эластичных юбок внутреннего уплотнительного элемента; вытянутость в противоположные стороны вдоль оси шипа крестовины эластичных юбок наружного уплотнительного элемента; контактирование наружной эластичной юбки наружного уплотнительного элемента с обоймой игольчатого подшипника; размещение внутренней юбки наружного уплотнительного элемента в наружной кольцевой полости внутреннего уплотнительного элемента с зазорами относительно поверхностей этой полости с образованием лабиринта; ступенчатое расположение эластичных юбок внутреннего уплотнительного элемента, обеспечиваемое подбором их длин; контактирование внутренней эластичной юбки внутреннего уплотнительного элемента с рабочей поверхностью шипа крестовины; контактирование наружной эластичной юбки внутреннего уплотнительного элемента с посадочной поверхностью шипа крестовины; наличие кольцевых полостей в теле внутреннего уплотнительного элемента. The salient features of the proposed solution are: concentricity of the arrangement of elastic skirts of the sealing elements; one-sided extension along the axis of the needle bearing towards the center of the cross of the elastic skirts of the inner sealing element; elongation in opposite directions along the axis of the spike of the cross of the elastic skirts of the outer sealing element; contacting the outer elastic skirt of the outer sealing member with a needle bearing race; placing the inner skirt of the outer sealing element in the outer annular cavity of the inner sealing element with gaps relative to the surfaces of this cavity with the formation of the maze; stepwise arrangement of elastic skirts of the inner sealing element, provided by the selection of their lengths; contacting the inner elastic skirt of the inner sealing element with the working surface of the spike of the cross; contacting the outer elastic skirt of the inner sealing element with the seating surface of the spike of the spider; the presence of annular cavities in the body of the inner sealing element.

Ступенчатое расположение эластичных юбок внутреннего уплотнительного элемента, обеспечиваемое подбором их длин; наличие кольцевых полостей в теле внутреннего уплотнительного элемента; контактирование внутренней эластичной юбки внутреннего уплотнительного элемента с рабочей поверхностью шипа крестовины; контактирование наружной эластичной юбки внутреннего уплотнительного элемента с посадочной поверхностью шипа крестовины; контактирование наружной эластичной юбки наружного уплотнительного элемента с обоймой игольчатого подшипника; вытянутость в противоположные стороны вдоль оси шипа крестовины эластичных юбок наружного уплотнительного элемента; размещение внутренней юбки наружного уплотнительного элемента в наружной кольцевой полости внутреннего уплотнительного элемента с зазорами относительно поверхностей этой полости с образованием лабиринта отличают предлагаемое решение от прототипа, что позволяет судить о новизне заявляемого решения. The stepwise arrangement of elastic skirts of the inner sealing element, provided by the selection of their lengths; the presence of annular cavities in the body of the inner sealing element; contacting the inner elastic skirt of the inner sealing element with the working surface of the spike of the cross; contacting the outer elastic skirt of the inner sealing element with the seating surface of the spike of the spider; contacting the outer elastic skirt of the outer sealing member with a needle bearing race; elongation in opposite directions along the axis of the spike of the cross of the elastic skirts of the outer sealing element; the placement of the inner skirt of the outer sealing element in the outer annular cavity of the inner sealing element with gaps relative to the surfaces of this cavity with the formation of the maze distinguish the proposed solution from the prototype, which allows us to judge the novelty of the proposed solution.

Дополнительный поиск по признакам предложенной конструкции карданного шарнира не выявил заявляемых отличительных признаков в известных технических решениях, что позволяет сделать вывод о наличии изобретательского уровня в заявляемом объекте изобретения. An additional search on the grounds of the proposed design of the cardan joint did not reveal the claimed distinguishing features in the known technical solutions, which allows us to conclude that there is an inventive step in the claimed subject matter.

На фиг. 1 изображен карданный шарнир в разобранном виде; на фиг. 2 то же, в собранном виде; на фиг. 3 узел I на фиг. 2. In FIG. 1 shows a disassembled universal joint; in FIG. 2 the same, in assembled form; in FIG. 3 node I in FIG. 2.

Карданный шарнир содержит вилки 1 и расположенную между ними крестовину 2, соединенные друг с другом игольчатыми подшипниками 3, закрепленными стопорными элементами 4. На игольчатом подшипнике установлена обойма 5, в которой размещен внутренний уплотнительный элемент 6. Крестовина имеет шипы 7, каждый из которых выполнен с рабочей цилиндрической поверхностью 8 и посадочной цилиндрической поверхностью 9, на которой установлен наружный уплотнительный элемент 10. Внутренний уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными внутренней эластичной юбкой 11 и наружной эластичной юбкой 12, которые образуют внутреннюю кольцевую полость 13 и наружную кольцевую полость 14 в теле внутреннего уплотнительного элемента. Наружный уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными наружной эластичной юбкой 15 и внутренней эластичной юбкой 16, которая установлена в наружной кольцевой полости внутреннего уплотнительного элемента с зазорами относительно поверхностей этой полости, образуя при этом лабиринт 17. The cardan joint contains forks 1 and a spider 2 located between them, connected by needle bearings 3, fixed by stop elements 4. A sleeve 5 is mounted on the needle bearing, in which an internal sealing element 6 is placed. The crosspiece has spikes 7, each of which is made with a working cylindrical surface 8 and a landing cylindrical surface 9 on which the outer sealing element 10 is installed. The inner sealing element is provided with concentrically arranged inner s elastic skirt 11 and the outer flexible skirt 12 which form an annular inner cavity 13 and an outer annular cavity 14 in the body of the inner sealing member. The outer sealing element is provided with a concentrically arranged outer elastic skirt 15 and an inner elastic skirt 16, which is installed in the outer annular cavity of the inner sealing element with gaps relative to the surfaces of this cavity, forming a labyrinth 17.

Карданный шарнир функционирует следующим образом. При сборке карданного шарнира игольчатый подшипник 3 перемещается в отверстии вилки 1 к центру крестовины 2 до упора донцем игольчатого подшипника 3 в торец шипа 7 крестовины 2, при этом внутренний уплотнительный элемент 6, установленный в обойме 5 игольчатого подшипника 3, занимает рабочее положение, при котором его внутренняя эластичная юбка 11 контактирует с рабочей цилиндрической поверхностью 8 шипа 7 крестовины 2, наружная эластичная юбка 12 контактирует с посадочной цилиндрической поверхностью 9 шипа 7 крестовины 2, на которой смонтирован наружный уплотнительный элемент 10, при этом наружная эластичная юбка 15 наружного уплотнительного элемента 10 вступает в контакт с обоймой 5 игольчатого подшипника 3. The universal joint operates as follows. When assembling the cardan joint, the needle bearing 3 moves in the hole of the fork 1 to the center of the crosspiece 2 until it stops with the bottom of the needle bearing 3 at the end of the spike 7 of the crosspiece 2, while the inner sealing element 6, installed in the cage 5 of the needle bearing 3, occupies a working position in which its inner elastic skirt 11 is in contact with the working cylindrical surface 8 of the spike 7 of the spider 2, the outer elastic skirt 12 is in contact with the landing cylindrical surface 9 of the spike 7 of the spider 2 on which it is mounted aruzhny sealing member 10, the outer skirt 15 of the outer elastic seal member 10 comes into contact with a holder 5 of the needle bearing 3.

При смазывании шарнира через масленку, установленную на крестовине 2, смазка перемещается по рабочей цилиндрической поверхности 8, при достижении внутренней эластичной юбки 11 отжимает ее и заполняет внутреннюю кольцевую полость 13. Затем смазка отжимает наружную эластичную юбку 12 и, проходя через лабиринт 17, заполняет наружную кольцевую полость 14, при этом излишки смазки, отжав наружную эластичную юбку 15 наружного уплотнительного элемента 10, выходят наружу. When lubricating the hinge through an oiler installed on the crosspiece 2, the lubricant moves along the working cylindrical surface 8, when it reaches the inner elastic skirt 11, it squeezes it out and fills the inner annular cavity 13. Then the grease squeezes out the outer elastic skirt 12 and, passing through the labyrinth 17, fills the outer the annular cavity 14, while the excess grease, squeezing the outer elastic skirt 15 of the outer sealing element 10, go outside.

Использование предлагаемого технического решения в сравнении с существующими конструкциями карданных шарниров грузовых автомобилей "ГАЗ" позволит снизить трудоемкость изготовления и техобслуживания в эксплуатации и повысить долговечность карданного шарнира. Using the proposed technical solution in comparison with the existing designs of universal joints of GAZ trucks will reduce the complexity of manufacturing and maintenance in operation and increase the durability of the universal joint.

В настоящее время на автомобильном заводе АО "ГАЗ" разработана конструкторская документация, изготовлены опытные образцы и проведены стендовые испытания карданных шарниров, в конструкции которых использовано предлагаемое техническое решение. At present, the GAZ JSC automobile plant has developed design documentation, prototypes have been manufactured and bench tests of cardan joints have been carried out, in the construction of which the proposed technical solution has been used.

Claims

A cardan joint containing two forks and a spider located between them, connected to each other by needle bearings fixed by locking elements, while a sleeve with an internal sealing element placed in it is installed on the needle bearing, and each spike of the cross is made with working and landing cylindrical surfaces and equipped with an external sealing element mounted on the landing cylindrical surface, characterized in that the internal sealing element is provided with a concent spaced inner and outer elastic skirts elongated along the axis of the needle bearing toward the center of the spider, with lengths providing for their stepwise arrangement, while the skirts form the inner and outer annular cavities in the body of the inner sealing element and are configured to contact the inner elastic skirt with the working surface of the spike of the cross and the outer elastic skirt with the seating surface of the spike of the cross, and the outer sealing element is provided with a concent outer and inner elastic skirts, elongated along the axis of the spike of the spider, the outer elastic skirt made elongated to the center of the cross with the possibility of contacting with the cage of the needle bearing, and the inner elastic skirt made elongated from the center of the spider and installed in the outer annular cavity of the inner sealing element with gaps relative to the walls of this cavity, while forming a labyrinth.