RU2704649C1 - Hinged joint of equal angular speeds - Google Patents
Hinged joint of equal angular speeds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704649C1 RU2704649C1 RU2019108625A RU2019108625A RU2704649C1 RU 2704649 C1 RU2704649 C1 RU 2704649C1 RU 2019108625 A RU2019108625 A RU 2019108625A RU 2019108625 A RU2019108625 A RU 2019108625A RU 2704649 C1 RU2704649 C1 RU 2704649C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hinge
- balls
- ball tracks
- ball
- tracks
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области автомобилестроения и машиностроения, в частности к шарнирам равных угловых скоростей, и может быть использовано в приводах машин для передачи вращающих моментов в условиях, когда оси соединяемых валов расположены с угловым смещением и пересекаются, а угловые скорости ведущего и ведомого вала совпадают.The invention relates to the field of automotive and mechanical engineering, in particular to hinges of equal angular speeds, and can be used in machine drives for transmitting torques in conditions where the axes of the connected shafts are angularly displaced and intersect, and the angular speeds of the drive and driven shaft .
Известен шарнир со встречными дорожками качения для больших углов сгиба (патент RU 2324084), позволяющий осуществлять передачу крутящего момента с увеличенными углами сгиба за счет применения аксиальных дорожек качения, имеющих угол раскрытия между касательными к основаниям дорожек, что создает различную длину контактной линии шарика в зависимости от места расположения в аксиальной дорожке, и снижает его нагрузочную способность.Known hinge with oncoming raceways for large bend angles (patent RU 2324084), allowing the transmission of torque with increased bend angles due to the use of axial raceways having an opening angle between the tangents to the base of the tracks, which creates a different length of the contact line of the ball depending from the location in the axial track, and reduces its load capacity.
Известен шарнир равных угловых скоростей с охлаждающим кольцом (патент RU 2607011), в котором охлаждающее кольцо расположено на внешней поверхности наружного корпуса шарнира, контактирующей, по меньшей мере, с частью наружной поверхности корпуса, что позволяет отводить тепло в основном только с частей шариковых дорожек, расположенных в наружной части корпуса, а наибольший нагрев шарнира происходит от частей шариковых дорожек расположенных во внутренней части шарнира за счет относительно большего усилия проскальзывания, и загруженности внутренних частей контактной поверхности шариков, а также за счет меньшей массы внутренней части шарнира.Known hinge of equal angular velocities with a cooling ring (patent RU 2607011), in which the cooling ring is located on the outer surface of the outer hinge body in contact with at least part of the outer surface of the housing, which allows heat to be removed mainly only from parts of the ball tracks, located in the outer part of the housing, and the hinge is most heated from parts of the ball tracks located in the inner part of the hinge due to the relatively greater slip force and load inside the upper parts of the contact surface of the balls, as well as due to the smaller mass of the inner part of the hinge.
Широко известен шарнир равных угловых скоростей Рцеппа (патент RU 2422691), имеющий шариковые дорожки расширяющиеся в соответствующем осевом направлении, что при возможности вращения шарнира уменьшает в целом контактную поверхность (окружную линию контактирования) шариков с шариковыми дорожками передающих крутящий момент, следовательно, крутящий момент передаваемый шарниром значительно меньше чем с шариковыми дорожками постоянного размера. Так как этот шарнир имеет наибольшее распространение, данный шарнир принят за прототип.The Röpppp equal angular velocity hinge (patent RU 2422691) is widely known, having ball tracks expanding in the corresponding axial direction, which, if it is possible to rotate the hinge, generally reduces the contact surface (circumferential contact line) of the balls with ball tracks transmitting torque, therefore, the torque transmitted the hinge is much smaller than with constant-size ball tracks. Since this hinge is the most common, this hinge is taken as a prototype.
Во всех известных технических решениях шарниров равных угловых скоростей Рцеппа существует ограничение угла передачи силы синхронного вращения, связанное с расширением пар шариковых дорожек, а уменьшение контактной площади касания шариков по длине дорожки уменьшает нагрузочную способность шарнира, кроме того в шарнирах отсутствует возможность принудительной ориентации осей возможного вращения шариков, что увеличивает сопротивление качения шариков. Кроме того существует ограничение возможного скорости вращения шарнира, за счет большей окружной скорости возможного вращения-качения шариков по аксиальным дорожкам выполненных в частях шарнира. Наибольшее нагрев шарнира происходит в его внутренней части, за счет распределения касательных сил (правило рычага), через которую энергия тепла отводится в основном только через шлицевое соединение с валом.In all known technical solutions of hinges of equal angular velocities of Röpp, there is a limitation of the angle of transmission of synchronous rotation forces associated with the expansion of pairs of ball tracks, and a decrease in the contact area of contact of the balls along the length of the track reduces the load capacity of the hinge, in addition to the hinges there is no possibility of forced orientation of the axes of possible rotation balls, which increases the rolling resistance of the balls. In addition, there is a limitation of the possible rotation speed of the hinge due to the greater peripheral speed of the possible rotation-rolling of the balls along the axial tracks made in the parts of the hinge. The greatest heating of the hinge occurs in its internal part, due to the distribution of tangential forces (lever rule), through which heat energy is removed mainly only through a spline connection with the shaft.
Техническим результатом заявляемого технического решения является увеличение скорости передачи синхронного усилия вращения при углах между валами до 50 градусов, и увеличение ресурса шарнира, а также возможность охлаждения внутренней и внешней частей шарнира, и упрощение конструкции.The technical result of the claimed technical solution is to increase the transmission speed of the synchronous rotation force at angles between the shafts up to 50 degrees, and increase the hinge resource, as well as the ability to cool the inner and outer parts of the hinge, and simplify the design.
Указанный технический результат достигается за счет того, что шарнир равных угловых скоростей, содержащий внешнюю часть шарнира с внутренними шариковыми дорожками, внутреннюю часть шарнира с внешними шариковыми дорожками, передающие крутящий момент шарики, которые расположены в парах дорожек из соответствующих друг другу внешних и внутренних шариковых дорожек, а также кольцеобразный шариковый сепаратор, который посажен между внешней частью шарнира и внутренней частью шарнира и имеет по окружности окна для шариков, в которых передающие крутящий момент шарики удерживаются в биссекторной плоскости, при этом внешние и внутренние шариковые дорожки в шарнире имеют постоянное сечение и расположены аксиально и перпендикулярно друг другу и/или параллельно, а внешняя часть шарнира и внутренняя часть шарнира имеют общий центр возможного вращения, соответствующий по меньшей мере аксиальной точке пересечения осей валов.The specified technical result is achieved due to the fact that the hinge of equal angular velocities, containing the outer part of the hinge with internal ball tracks, the inner part of the hinge with external ball tracks, torque-transmitting balls that are located in pairs of tracks from the corresponding outer and inner ball tracks as well as an annular ball cage, which is seated between the outer part of the hinge and the inner part of the hinge and has circumferential windows for balls in which the e torque, the balls are held in the bisector plane, while the outer and inner ball tracks in the hinge have a constant cross section and are axially and perpendicular to each other and / or parallel, and the outer part of the hinge and the inner part of the hinge have a common center of possible rotation corresponding to at least least axial point of intersection of the shaft axes.
Возможны варианты, при которых:There are options in which:
- шарики имеют одинаковый и/или разный размер, соответствующий шариковым дорожкам;- balls have the same and / or different size corresponding to the ball tracks;
- вдоль возможного качения шариков на внешних и/или внутренних дорожках выполнены продольные углубления, разделяющие на равные и/или неравные части шариковые дорожки;- along the possible rolling of the balls on the external and / or internal tracks, longitudinal recesses are made, dividing the ball tracks into equal and / or unequal parts;
- на внешней части шарнира выполнены ребра охлаждения;- on the outer part of the hinge made cooling fins;
- внутренняя часть шарнира имеет крышку, выполненную с возможностью защиты и охлаждения внутренних и внешних элементов шарнира, на крышке выполнены ребра охлаждения.- the inner part of the hinge has a cover configured to protect and cool the internal and external elements of the hinge, cooling fins are made on the cover.
Сущность заявляемой группы изобретений раскрыта на чертежах и в нижеследующем описании.The essence of the claimed group of inventions is disclosed in the drawings and in the following description.
На Фиг. 1 представлен параллельный шарнир, содержащий шесть шариковых дорожек, выполненных параллельно между собой, с симметричными и несимметричными продольными углублениями, центральные шариковые дорожки расположены аксиально, и имеют больший радиус, чем расположенные рядом, и шесть шариков разного диаметра, имеющих возможность движения - качения по шариковым дорожкам, сепаратор с двумя круглыми отверстиями, и четырьмя вытянутыми, на наружной части шарнира выполнены ребра охлаждения.In FIG. 1 shows a parallel hinge containing six ball tracks made parallel to each other, with symmetrical and asymmetric longitudinal recesses, the central ball tracks are axially, and have a larger radius than adjacent ones, and six balls of different diameters, with the possibility of movement - rolling along ball tracks, a separator with two round holes, and four elongated, cooling fins are made on the outside of the hinge.
На Фиг. 2 представлен параллельный шарнир, содержащий восемь шариковых дорожек, четыре из которых выполнены аксиально и перпендикулярно между собой, и с большими, чем у других радиусами, а четыре другие шариковые дорожки выполнены параллельно между собой, и параллельно одной из шариковых дорожек выполненной аксиально, и восемь шариков одинакового диаметра, сепаратор с двумя круглыми отверстиями и с шестью вытянутыми, и частью крышки наружной части шарнира с ребрами охлаждения.In FIG. 2 shows a parallel hinge containing eight ball tracks, four of which are made axially and perpendicular to each other, and with larger radii than the other, and four other ball tracks are made parallel to each other, and parallel to one of the ball tracks made axially, and eight balls of the same diameter, a separator with two round holes and six elongated, and part of the cover of the outer part of the hinge with cooling fins.
На фигурах обозначено:In the figures indicated:
1 - внешняя часть шарнира;1 - the outer part of the hinge;
2 - внутренние шариковые дорожки;2 - inner ball tracks;
3 - внутренняя часть шарнира;3 - the inner part of the hinge;
4 - внешние шариковые дорожки;4 - external ball tracks;
5 - шарики;5 - balls;
6 - шариковый сепаратор;6 - ball cage;
7 - окна шарикового сепаратора;7 - window ball separator;
8 - общий центр шарнира;8 - the common center of the hinge;
9 - ось вала внешней части шарнира;9 - axis of the shaft of the outer part of the hinge;
10 - ось вала внутренней части шарнира;10 - axis of the shaft of the inner part of the hinge;
11 - углубления вдоль шариковых дорожек;11 - recesses along the ball tracks;
12 - ребра охлаждения внешней части шарнира 1;12 - cooling fins of the outer part of the
13 -крышка внутренней части шарнира 3;13 - a cover of the inside of the
14 -ребра охлаждения крышки;14 - cooling fins;
15 -уплотняющая часть крышки, возможно с не менее чем одним уплотнительным кольцом;15 - sealing part of the cover, possibly with at least one o-ring;
16 - округлые окна в шариковом сепараторе.16 - rounded windows in a ball cage.
Шарнир равных угловых скоростей содержит внешнюю часть 1 шарнира с внутренними шариковыми дорожками 2, внутреннюю часть 3 шарнира с внешними шариковыми дорожками 4, передающие крутящий момент шарики 5, которые расположены в парах дорожек из соответствующих друг другу внешних и внутренних шариковых дорожек 2, 4, а также кольцеобразный шариковый сепаратор 6, который посажен между внешней частью 1 шарнира и внутренней частью 3 шарнира и имеет по окружности окна 7 для шариков, а которых передающие крутящий момент шарики 5 удерживаются в биссекторной плоскости, а внешние и внутренние шариковые дорожки 2, 4 в шарнире имеют постоянное сечение и расположены аксиально и перпендикулярно друг другу и/или параллельно, а внешняя часть 1 шарнира и внутренняя часть 3 шарнира имеют общий центр 8 возможного вращения соответствующий по меньшей мере одной центральной точке пересечения осей валов 9, 10, а шарики 5 имеют одинаковый и/или разный размер, соответствующий шариковым дорожкам 2, 4.The hinge of equal angular velocities contains the
Центры шариков 5 (в зависимости от точности изготовления) расположены в биссекторной плоскости, как вариант по окружности, а их поверхности симметричны по биссекторной плоскости, что позволяет применить параллельные шариковые дорожки 2, 4 с постоянным профилем, имеющие необходимые зазоры для возможности вращения -качения шариков 5, а прилегающая часть шариковых дорожек 2, 4 расположена симметрично к биссекторной плоскости угла, образованного между осями валов внешней и внутренней части шарнира 9, 10.The centers of the balls 5 (depending on the accuracy of manufacture) are located in the bisector plane, as an option around the circumference, and their surfaces are symmetrical in the bisector plane, which allows the use of
Для увеличения возможной скорости вращения параллельного шарнира желательно использовать только параллельные шариковые дорожки, исключив аксиальные, в связи с меньшей протяженностью шариковых дорожек 2, 4, что уменьшает угловую скорость возможного движения и качения шариков 5, по сравнению с аксиальными шариковыми дорожками, при возможности изменения угла между осями валов 9 и 10 (по аналогии с двигателем - уменьшаем ход поршня).To increase the possible speed of rotation of the parallel hinge, it is desirable to use only parallel ball tracks, excluding axial, due to the shorter length of the
На Фиг. 1 по траектории возможного качения шариков на внешних или/и внутренних дорожках 2, 4 выполнены продольные углубления 11, разделяющие на равные или/и неравные части шариковые дорожки 2, 4, предназначенные для возможности движения и самоустановки с ориентации осей возможного вращения шариков 5, таким образом, чтобы окружная скорость возможного вращения поверхностей шариков 5 была максимально выровнена с возможным вращением - качением по диагональным шариковым дорожкам 2, 4, внешней и внутренней части параллельного шарнира. При возможности обратного движения шариков по пересечению шариковых дорожек 2, 4 изменяется ось вращения шарика и его направление инерции, поэтому для возможности создания высокооборотного шарнира желательно применение пустотелых или/и легких шариков 5.In FIG. 1 along the trajectory of the possible rolling of the balls on the external and / or
Шариковый сепаратор 6 предназначен для удержания шариков 5 в биссекторной плоскости, когда угол между осями валов внешней и внутренней частями шарнира 9 и 10 приближается к 180 градусам, потому, что в остальных случаях шарики 5 возможно удержать в «клетке» состоящей из шариковых дорожек 2, 4. Округлые окна 16 для шариков 5 расположены в сепараторе 6 для его центровки с возможностью качания относительно не менее чем одного шарика 5, расположенного в аксиальных шариковых дорожках 2, 4. Сепаратор 6 возможно также удержать за счет контакта с поверхностью любого шарика 5 при наличии контакта поверхности сепаратора 6 с внешней 1 или внутренней частью 3 шарнира.
На Фиг. 1 показаны ребра охлаждения 12, выполненные на внешней части 1 шарнира, предназначенные для усиления внешнего теплообмена внешней части 1 шарнира с окружающей средой.In FIG. 1 shows cooling
На Фиг. 2 показан шарнир равных угловых скоростей, имеющий восемь шариков 5 одинакового диаметра, четыре из которых расположены в аксиальных шариковых дорожках 2, 4 и перпендикулярных к друг другу, а четыре шарика 5 расположены в параллельных шариковых дорожках 2, 4, расположенных параллельно одной из аксиальных шариковых дорожек 2, 4, и перпендикулярно другой аксиальной шариковой дорожке 2, 4. На Фиг. 2 параллельность и перпендикулярность расположения шариковых дорожек 2, 4 изображена линиями, расположенными по шарикам 5. На Фиг. 2 показана часть крышки внутренней части шарнира 13, имеющая ребра охлаждения 12, крышка имеет постоянный тепловой контакт с внутренней частью 3 шарнира и имеет зоны касания с возможностью отбора тепловой энергии от внешней части 1 шарнира через уплотняющую часть крышки 15, закрывающей шарнир от внешних механических повреждений. В уплотняющей части крышки 15 возможна установка не менее чем одного уплотнительного кольца (на чертеже показана полукольцевая выемка около края крышки 13). Крышка 13 состоит из соединенных между собой частей, для возможности установки в шарнир, с возможностью отвода тепла от внутренней части шарнира 3. В случае, с внутренним валом показанном на Фиг. 1 обеспечение теплового контакта с частью шарнира 3 при установке крышки 13 затруднено. Крышка 13 с ребрами охлаждения 14 ограничивает полный угол поворота шарнира, который в основном зависит от соотношения диаметра вала исходящего из внутренней части шарнира 3 к размеру частей шарнира, в данном случае имеется сектор с углом наклона от центра шарнира 8 менее 100 градусов, или уменьшает диаметр вала расположенного по оси 10.In FIG. 2 shows a hinge of equal angular velocities having eight
Для компенсации возможных люфовых зазоров, вызванных износом шарнира, или точностью его изготовления возможно установка подпружиненного упора (на чертеже не показано) между внешней частью шарнира 1 и внутренней частью 3.To compensate for possible loophole gaps caused by the wear of the hinge, or the accuracy of its manufacture, it is possible to install a spring-loaded stop (not shown in the drawing) between the outer part of the
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108625A RU2704649C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Hinged joint of equal angular speeds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108625A RU2704649C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Hinged joint of equal angular speeds |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2704649C1 true RU2704649C1 (en) | 2019-10-30 |
Family
ID=68500908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019108625A RU2704649C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Hinged joint of equal angular speeds |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2704649C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793483C1 (en) * | 2022-12-27 | 2023-04-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Constant-velocity joint |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1985278A (en) * | 1932-11-04 | 1934-12-25 | Merrill I Bradley | Universal joint |
US2908151A (en) * | 1956-09-25 | 1959-10-13 | Gunnar A Wahlmark | Constant speed drive |
US5026325A (en) * | 1988-03-17 | 1991-06-25 | Lohr & Bromkamp Gmbh | Constant velocity ratio plunging universal joint |
EP0575561B1 (en) * | 1991-03-14 | 1997-06-11 | Synkinetics, Inc. | Speed converter |
US5938420A (en) * | 1996-03-18 | 1999-08-17 | Tochigi Fuji Sangyo Kabushiki Kaisha | Fastening structure of rotor body and rotor shaft and fluid machine using this fastening structure |
RU2422691C2 (en) * | 2006-04-07 | 2011-06-27 | Гкн Драйвлайн Интернэшнл Гмбх | Hinge of equal angular velocity free of backlash gap |
RU2590428C2 (en) * | 2014-06-30 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Алатырь" | Ball hinge |
KR20160143215A (en) * | 2015-06-05 | 2016-12-14 | 이래오토모티브시스템 주식회사 | Constant velocity joint |
WO2017083269A1 (en) * | 2015-11-11 | 2017-05-18 | Dana Automotives Systems Group, Llp | Air vent system for constant velocity joints |
-
2019
- 2019-03-25 RU RU2019108625A patent/RU2704649C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1985278A (en) * | 1932-11-04 | 1934-12-25 | Merrill I Bradley | Universal joint |
US2908151A (en) * | 1956-09-25 | 1959-10-13 | Gunnar A Wahlmark | Constant speed drive |
US5026325A (en) * | 1988-03-17 | 1991-06-25 | Lohr & Bromkamp Gmbh | Constant velocity ratio plunging universal joint |
EP0575561B1 (en) * | 1991-03-14 | 1997-06-11 | Synkinetics, Inc. | Speed converter |
US5938420A (en) * | 1996-03-18 | 1999-08-17 | Tochigi Fuji Sangyo Kabushiki Kaisha | Fastening structure of rotor body and rotor shaft and fluid machine using this fastening structure |
RU2422691C2 (en) * | 2006-04-07 | 2011-06-27 | Гкн Драйвлайн Интернэшнл Гмбх | Hinge of equal angular velocity free of backlash gap |
RU2590428C2 (en) * | 2014-06-30 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Алатырь" | Ball hinge |
KR20160143215A (en) * | 2015-06-05 | 2016-12-14 | 이래오토모티브시스템 주식회사 | Constant velocity joint |
WO2017083269A1 (en) * | 2015-11-11 | 2017-05-18 | Dana Automotives Systems Group, Llp | Air vent system for constant velocity joints |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793483C1 (en) * | 2022-12-27 | 2023-04-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Constant-velocity joint |
RU227712U1 (en) * | 2024-03-29 | 2024-07-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Constant velocity joint |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5101430B2 (en) | Fixed constant velocity universal joint | |
RU2567308C2 (en) | Two-way toggle joint for transmission of constant rpm | |
JP5507061B2 (en) | Fixed type constant velocity universal joint | |
JP5634777B2 (en) | Fixed constant velocity universal joint | |
CN102612609A (en) | Stationary constant-velocity universal joint | |
WO2008099678A1 (en) | Fixed constant velocity universal joint | |
WO2012093537A1 (en) | Fixed-type constant-velocity universal joint | |
JP2007085488A (en) | Sliding constant speed universal joint | |
US7258616B2 (en) | Fixed type constant velocity universal joint | |
RU2704649C1 (en) | Hinged joint of equal angular speeds | |
JP2002250360A (en) | Constant velocity fixed joint having improved cage assembly | |
JP2007218353A (en) | Fixed type constant velocity universal joint | |
EP3067582B1 (en) | Stationary constant velocity universal joint | |
JP5615873B2 (en) | Fixed constant velocity universal joint | |
US8747237B2 (en) | Sliding ball type constant velocity joint for vehicle | |
US11047425B2 (en) | Stationary constant-velocity universal joint | |
JP6099942B2 (en) | Fixed constant velocity universal joint | |
JP6899716B2 (en) | Fixed constant velocity universal joint | |
JP2008019961A (en) | Fixed constant velocity universal joint | |
WO2019009014A1 (en) | Fixed type constant velocity universal joint | |
JP5340548B2 (en) | Fixed constant velocity universal joint | |
JP2012087847A (en) | Fixed type constant velocity universal joint | |
JP5031397B2 (en) | Cross groove type constant velocity universal joint | |
JP2008196635A (en) | Fixed type constant velocity universal joint | |
JP2006207801A5 (en) |