RU2793483C1

RU2793483C1 - Constant-velocity joint

Info

Publication number: RU2793483C1
Application number: RU2022134612A
Authority: RU
Inventors: Эътибар Юсиф Оглы Балаев; Дмитрий Алексеевич Клепиков; Никита Андреевич Шостак; Михаил Анатольевич Самарин
Filing date: 2022-12-27
Publication date: 2023-04-04

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: hinge of equal angular velocities contains the outer and inner parts of the hinge, the inner part of the hinge consists of two rods connected to each other by means of a hinge connection with a spherical segment made at the end of the first rod, and a flange with an internal hemispherical segment corresponding in shape to the spherical one is made at the end of the second rod segment of the first rod, the outer part of the hinge consists of two flanges, on the contact end surface of which prismatic grooves are made, in addition, the outer part includes a flexible shaft made hollow, in the form of blades, prismatic protrusions are made on the ends of the flexible shaft, corresponding to prismatic grooves on the end surfaces of the flanges , while the flexible shaft is made of an alloy with a shape memory effect.

EFFECT: ensuring the transfer of torque between the mating parts of the hinge having mating surfaces corresponding to the mating surfaces of the splined type of connection of parts, increasing the service life and bearing load capacity of the hinge.

1 cl, 1 dwg

Description

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 constant velocity joints, and can be used in machine drives for transmitting torque in conditions where the axes of the shafts to be connected are located with angular displacement and intersect, and the angular velocities of the driving and driven shafts are the same .

Аналогом изобретения является шарнир равных угловых скоростей, свободный от люфтовых зазоров (пат. № 2422691, опубл. 27.06.2011г. Бюл. №18), содержащий внешнюю часть шарнира с распределенными по окружности внешними шариковыми дорожками, внутреннюю часть шарнира с распределенными по окружности внутренними шариковыми дорожками, передающие крутящий момент шарики, которые посажены 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 распределенные по окружности окна шариков, в которых передающие крутящий момент шарики удерживаются в одной общей плоскости, причем, по меньшей мере, при частично вытянутом шарнире пары дорожек расширяются в соответствующем осевом направлении, шариковый сепаратор подпирается по оси во внешней части шарнира, а внутренняя часть шарнира имеет осевой зазор по отношению к шариковому сепаратору, при этом предусмотрены средства для пружинящей подпорки внутренней части шарнира по отношению к внешней части шарнира, которые воздействуют на внутреннюю часть шарнира по отношению к внешней части шарнира в том же направлении, в котором расширяются пары дорожек, при этом внешняя часть шарнира имеет основание или крышку, в которой соосно проведена укрепленная с подпружиниванием цапфа, причем на внутренней части шарнира с наружной стороны сформирована выпуклая опорная поверхность, к которой с предварительным напряжением прилегает цапфа.An analogue of the invention is a hinge of equal angular velocities, free from backlash gaps (US Pat. No. 2422691, publ. ball tracks, torque-transmitting balls, which are planted in pairs of tracks from outer and inner ball tracks corresponding to each other, 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 ball windows distributed around the circumference, in which the transmitting torque, the balls are held in one common plane, and, at least with a partially extended hinge, the pairs of tracks expand in the corresponding axial direction, the ball cage is supported axially in the outer part of the hinge, and the inner part of the hinge has an axial clearance with respect to the ball cage, at the same time, means are provided for springy support of the inner part of the hinge in relation to the outer part of the hinge, which act on the inner part of the hinge in relation to the outer part of the hinge in the same direction in which the pairs of tracks expand, while the outer part of the hinge has a base or a cover, in which a trunnion reinforced with springing is coaxially carried out, and on the inner part of the hinge from the outside a convex support surface is formed, to which the trunnion adjoins with prestressing.

Недостатком данного изобретения является контактно-усталостное выкрашивание и отслаивание поверхности шариковых дорожек вследствие воздействия контактных напряжений, возникающих во время передачи крутящего момента от внешней части шарнира к внутренней посредством контакта шариков с шариковыми дорожками. При этом поверхность контакта (пятно контакта) имеет малую площадь сопряжения шарика с шариковой дорожкой. Пятно контакта с учетом возникающих деформаций поверхностей при взаимодействии сопрягаемых тел представляет собой круг, площадь которого стремится к минимуму (практически к точке) и, как следствие, имеет одно из наибольших значений возникающих контактных напряжений среди всех существующих типов сопряжений контактных поверхностей деталей. Это в свою очередь ограничивает величину максимально возможного передаваемого крутящего момента. Частицы металла, полученные в результате выкрашивания и отслаивания, ускоряют разрушение поверхностей, так как играют роль абразивных частиц. Таким образом, происходит контактный тип износа, а в последующем и абразивный, что значительно сокращает срок службы шарнира равных угловых скоростей.The disadvantage of this invention is the contact fatigue spalling and peeling of the surface of the ball tracks due to the impact of contact stresses that occur during the transfer of torque from the outer part of the hinge to the inside by contact of the balls with the ball tracks. In this case, the contact surface (contact patch) has a small mating area of the ball with the ball track. The contact patch, taking into account the emerging deformations of the surfaces during the interaction of mating bodies, is a circle, the area of which tends to a minimum (practically to a point) and, as a result, has one of the largest values of emerging contact stresses among all existing types of interfaces of the contact surfaces of parts. This in turn limits the amount of maximum torque that can be transmitted. Metal particles resulting from chipping and flaking accelerate the destruction of surfaces, as they play the role of abrasive particles. Thus, there is a contact type of wear, and subsequently abrasive, which significantly reduces the service life of the constant velocity joint.

Прототипом изобретения является шарнир равных угловых скоростей (пат. №2704649, опубл. 30.10.2019 Бюл. №31), 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, при этом шарики имеют одинаковый и/или разный размер, соответствующий шариковым дорожкам, а вдоль возможного качения шариков на внешних и/или внутренних дорожках выполнены продольные углубления, разделяющие на равные и/или неравные части шариковые дорожки, на внешней части шарнира выполнены ребра охлаждения, а внутренняя часть шарнира имеет крышку, выполненную с возможностью защиты и охлаждения внутренних и внешних элементов шарнира, на крышке выполнены ребра охлаждения.The prototype of the invention is a constant velocity joint (US Pat. No. 2704649, publ. 10/30/2019 Bull. No. 31), containing the outer part of the hinge with internal ball tracks, the inner part of the hinge with external ball tracks, torque-transmitting balls, which are located in pairs tracks of 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 around the circumference of the window for the balls, in which the torque-transmitting balls are held in the bisector plane, while the outer and the internal ball tracks in the hinge have a constant cross section and are located 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 the axial intersection point of the shaft axes, while the balls have the same and / or different sizes corresponding to the ball tracks, and along the possible rolling of the balls on the outer and / or inner tracks, longitudinal recesses are made dividing the ball tracks into equal and / or unequal parts, cooling ribs are made on the outer part of the hinge, and the inner part of the hinge has a cover designed to protect and cool the internal and external elements of the hinge, cooling ribs are made on the cover.

Задачей изобретения является усовершенствование конструкции шарнира равных угловых скоростей, обеспечивающее повышение его эксплуатационных характеристик и срока службы.The objective of the invention is to improve the design of the hinge of equal angular velocities, providing an increase in its performance and service life.

Техническим результатом является обеспечение передачи крутящего момента между сопрягаемыми деталями шарнира, имеющими поверхности сопряжения (пятно контакта), соответствующие поверхностям сопряжения шлицевого типа соединения деталей, увеличение срока службы и несущей нагрузочной способности шарнира.The technical result is to ensure the transmission of torque between the mating parts of the hinge, having mating surfaces (contact patch) corresponding to the mating surfaces of the splined type of connection of parts, increasing the service life and bearing load capacity of the hinge.

Технический результат достигается тем, что шарнир равных угловых скоростей содержит внешнюю и внутреннюю части шарнира, при этом внутренняя часть шарнира представляет собой два стержня, сообщенных между собой посредством шарнирного соединения с выполненным на торце первого стержня сферическим сегментом, а на торце второго стержня выполнен фланец с внутренним полусферическим сегментом, соответствующим по форме сферическому сегменту первого стержня, на внешней поверхности фланца второго стержня выполнена резьба, предназначенная для гайки, имеющей со стороны одного торца внутреннюю резьбу, соответствующую внешней резьбе фланца второго стержня, а со стороны второго торца внутренний сферический пояс, соответствующий по форме сферическому сегменту первого стержня, ограниченный со стороны торца гайки с резьбой плоской поверхностью, проходящей через центр соответствующей сферы, а со стороны второго торца гайки - плоской поверхностью, проходящей на расстоянии 1/3 от центра соответствующей сферы, сферический пояс гайки и сферическая внутренняя поверхность фланца второго стержня в сборе формируют внутреннюю сферическую поверхность, обеспечивающую фиксацию сферического сегмента первого стержня и шарнирное соединение первого и второго стержня внутренней части шарнира, при этом на цилиндрической поверхности обоих стержней выполнена внешняя резьба с правым направлением резьбы для первого стержня и левым направлением резьбы для второго стержня, внешняя часть шарнира представляет собой два фланца, с внутренней резьбой с правым направлением резьбы на первом фланце, соответствующей резьбе первого стержня, и левым направлением на втором фланце резьбы для второго стержня, на контактной торцевой поверхности каждого фланца выполнены призматические пазы, дополнительно внешняя часть шарнира включает гибкий вал, выполненный полым, имеющий отверстия, выполненные в форме лепестков, по всей цилиндрической поверхности, которые образуют синусоиды, на обоих торцах гибкого вала выполнены призматические выступы по геометрическим параметрам соответствующие призматическим пазам на торцевых поверхностях фланцев, при этом гибкий вал выполнен из сплава с эффектом памяти формы.The technical result is achieved by the fact that the hinge of equal angular velocities contains the outer and inner parts of the hinge, while the inner part of the hinge consists of two rods connected to each other by means of a hinged connection with a spherical segment made at the end of the first rod, and a flange is made at the end of the second rod an internal hemispherical segment corresponding in shape to the spherical segment of the first rod, on the outer surface of the flange of the second rod there is a thread designed for a nut having an internal thread on the side of one end corresponding to the external thread of the flange of the second rod, and on the side of the second end an internal spherical belt corresponding to a spherical segment of the first rod in shape, bounded on the side of the end of the threaded nut by a flat surface passing through the center of the corresponding sphere, and on the side of the second end of the nut - by a flat surface passing at a distance of 1/3 from the center of the corresponding sphere, the spherical belt of the nut and the spherical inner the flange surface of the second rod assembly forms an inner spherical surface that provides fixation of the spherical segment of the first rod and the hinged connection of the first and second rods of the inner part of the hinge, while on the cylindrical surface of both rods an external thread is made with a right-hand thread direction for the first rod and a left-hand thread direction for of the second rod, the outer part of the hinge consists of two flanges, with an internal thread with a right-hand thread direction on the first flange, corresponding to the thread of the first rod, and a left-hand thread on the second flange for the second rod, prismatic grooves are made on the contact end surface of each flange, additionally external part of the hinge includes a flexible shaft made hollow, having holes made in the form of petals over the entire cylindrical surface, which form sinusoids, on both ends of the flexible shaft prismatic protrusions are made according to geometric parameters corresponding to prismatic grooves on the end surfaces of the flanges, while the flexible shaft is made from an alloy with shape memory effect.

Предлагаемая конструкция позволяет осуществлять передачу крутящего момента между фланцами посредством сопряжения призматических пазов, выполненных на фланцах, и призматических выступов, выполненных на обоих торцах гибкого вала. При этом гибкий вал выполнен полым, с отверстиями, выполненными в форме лепестков по всей цилиндрической поверхности, которые образуют синусоиды. Такая форма, имитирующая пружину, позволяет валу передавать крутящий момент между фланцами под задаваемым углом за счет изгибания вала, при котором гибкий вал одновременно работает на сжатие и растяжение, обеспечивая плотное прижатие торцевых поверхностей самого гибкого вала к торцам фланца, чем обеспечивается постоянное зацепление призматических пазов на торцах фланцев и призматических выступов, выполненных на обоих торцах гибкого вала. В прототипе и в аналоге передача крутящего момента под углом с сохранением угловой скорости при любом угле поворота осуществляется за счёт перекатывания шариков по дорожкам внешней и внутренней части шарнира, в предлагаемой конструкции перекатывание шариков по дорожкам внешней и внутренней части шарнира заменено деформацией гибкого вала, также позволяющего передавать крутящий момент под углом с сохранением угловой скорости при любом угле поворота, что делает предлагаемую конструкцию шарниром равных угловых скоростей. При этом гибкий вал при передаче крутящего момента работает на скручивание, а сопряжения призматических пазов, выполненных на фланцах и призматических выступов, выполненных на обоих торцах гибкого вала, работают на смятие/срез. Таким образом, величина передаваемого крутящего момента предлагаемой конструкции шарнира равных угловых скоростей значительно превышает этот параметр у аналогичной конструкции, в которой передача крутящего момента обеспечивается за счет сопряжения тел качения (шариков или роликов) и соответствующих им дорожек внешней и внутренней части шарнира. Выполнение гибкого вала из сплава с эффектом памяти формы позволяет обеспечить высокую усталостную стойкость вала, а также сохранять форму и жесткость при временных перегрузках, динамических и ударных нагрузках за счет явления псевдоупругости/сверхэластичности.The proposed design allows the transfer of torque between the flanges by mating the prismatic grooves made on the flanges and the prismatic protrusions made on both ends of the flexible shaft. In this case, the flexible shaft is made hollow, with holes made in the form of petals over the entire cylindrical surface, which form sinusoids. This shape, imitating a spring, allows the shaft to transmit torque between the flanges at a given angle due to the bending of the shaft, in which the flexible shaft simultaneously works in compression and tension, ensuring that the end surfaces of the flexible shaft itself are pressed tightly against the ends of the flange, which ensures constant engagement of the prismatic grooves on the ends of the flanges and prismatic protrusions made on both ends of the flexible shaft. In the prototype and analogue, the transfer of torque at an angle while maintaining the angular velocity at any angle of rotation is carried out by rolling balls along the tracks of the outer and inner parts of the hinge, in the proposed design, the rolling of balls along the tracks of the outer and inner parts of the hinge is replaced by the deformation of a flexible shaft, which also allows transmit torque at an angle while maintaining the angular velocity at any angle of rotation, which makes the proposed design a hinge of equal angular velocities. In this case, the flexible shaft, when transmitting torque, works for twisting, and the mates of the prismatic grooves made on the flanges and the prismatic protrusions made on both ends of the flexible shaft work for crushing/shearing. Thus, the value of the transmitted torque of the proposed design of the constant velocity joint significantly exceeds this parameter for a similar design, in which the transmission of torque is provided by mating the rolling elements (balls or rollers) and their corresponding tracks of the outer and inner parts of the hinge. The implementation of a flexible shaft from an alloy with a shape memory effect makes it possible to ensure high fatigue resistance of the shaft, as well as to maintain its shape and rigidity under temporary overloads, dynamic and shock loads due to the phenomenon of pseudoelasticity/superelasticity.

Внутренняя часть шарнира выполнена в виде шарового шарнира, формируя центр наклона (колено), что позволяет изменять угол передачи крутящего момента между фланцами, формируя изгиб гибкого вала относительно центра сферического сегмента первого стержня. Кроме того внутренняя часть шарнира обеспечивает цельность конструкции и необходимую жёсткость, а также фиксирует детали конструкции в заданных положениях, чем обеспечивает позиционирование деталей друг относительно друга. Шарнирное шаровое соединение обеспечивается за счет выполнения на торце первого стержня сферического сегмента, а на торце второго стержня - фланца с внутренним полусферическим сегментом, соответствующим по форме сферическому сегменту первого стержня, на внешней поверхности фланца второго стержня выполнена резьба, предназначенная для гайки, имеющей со стороны одного торца внутреннюю резьбу, соответствующую внешней резьбе фланца второго стержня, а со стороны второго торца внутренний сферический пояс, соответствующий по форме сферическому сегменту первого стержня, ограниченный со стороны торца гайки с резьбой плоской поверхностью, проходящей через центр соответствующей сферы, а со стороны второго торца гайки - плоской поверхностью, проходящей на расстоянии 1/3 от центра соответствующей сферы, сферический пояс гайки и полусферический внутренний сегмент фланца второго стержня в сборе формируют внутреннюю сферическую полость, обеспечивающую фиксацию сферического сегмента первого стержня и шарнирное соединение первого и второго стержня внутренней части шарнира. Таким образом, формируемое шарнирное шаровое сопряжение двух стержней обеспечивает фиксацию стержней друг относительно друга в силу введённой связи, ограничивающей их линейное перемещение параллельно трём координатным осям и обеспечивающей их вращение относительно трех координатных осей, чем и обеспечивается изменение углов передачи крутящего момента. Таким образом, шарнирное шаровое соединение имеет три связи и три степени свободы. При этом сопряжение внешней части шарнира с внутренней частью шарнира осуществляется посредством фиксации фланцев на стержнях и обеспечивается за счет резьбового соединения, выполненного внешней резьбой на цилиндрической части стержней и внутренней резьбой, выполненной в отверстии фланцев. Такое резьбовое соединение обеспечивает необходимое первичное сжатие гибкого вала, а также позволяет осуществлять регулировку величины сжатия гибкого вала за счет изменения межфланцевого расстояния. При этом шаровой шарнир не воспринимает значительных нагрузок, на него действуют нагрузки при растяжении и изгибе, возникающие в результате обеспечения необходимого первичного сжатия гибкого вала при регулировке этой величины за счет изменения межфланцевого расстояния. При этом шаровой шарнир не передает крутящий момент, в силу чего не является главным несущим звеном, а площадь его контакта равна площади формируемой фланцем второго стержня и гайкой внутренней сферической полости, что позволяет избежать значительных величин контактного напряжения и тем самым избежать контактного выкрашивания поверхностей сопрягаемых элементов, работающих только на износ трением скольжения, и поэтому, шаровой шарнир предлагаемой конструкции не является слабым элементом (узлом) данного шарнира равных угловых скоростей.The inner part of the hinge is made in the form of a ball joint, forming the center of inclination (knee), which allows changing the angle of torque transmission between the flanges, forming a bend of the flexible shaft relative to the center of the spherical segment of the first rod. In addition, the inner part of the hinge ensures the integrity of the structure and the necessary rigidity, and also fixes the structural parts in predetermined positions, which ensures the positioning of the parts relative to each other. An articulated ball joint is provided by making a spherical segment at the end of the first rod, and a flange with an internal hemispherical segment corresponding in shape to the spherical segment of the first rod at the end of the second rod, a thread is made on the outer surface of the flange of the second rod, designed for a nut having on the side one end has an internal thread corresponding to the external thread of the flange of the second rod, and from the side of the second end there is an internal spherical belt corresponding in shape to the spherical segment of the first rod, limited from the end of the threaded nut by a flat surface passing through the center of the corresponding sphere, and from the side of the second end nuts - with a flat surface passing at a distance of 1/3 from the center of the corresponding sphere, the spherical belt of the nut and the hemispherical inner segment of the flange of the second rod assembly form an internal spherical cavity, which ensures the fixation of the spherical segment of the first rod and the hinged connection of the first and second rods of the inner part of the hinge. Thus, the formed spherical joint of two rods ensures the fixation of the rods relative to each other due to the introduced connection, which limits their linear movement parallel to three coordinate axes and ensures their rotation relative to three coordinate axes, which ensures a change in the angles of torque transmission. Thus, the ball-and-socket joint has three bonds and three degrees of freedom. In this case, the outer part of the hinge is connected to the inner part of the hinge by fixing the flanges on the rods and is provided by a threaded connection made by an external thread on the cylindrical part of the rods and an internal thread made in the hole of the flanges. Such a threaded connection provides the necessary primary compression of the flexible shaft, and also allows you to adjust the amount of compression of the flexible shaft by changing the flange distance. In this case, the ball joint does not perceive significant loads, it is subjected to tensile and bending loads resulting from the provision of the necessary primary compression of the flexible shaft when adjusting this value by changing the interflange distance. At the same time, the ball joint does not transmit torque, which is why it is not the main bearing link, and its contact area is equal to the area formed by the flange of the second rod and the nut of the inner spherical cavity, which makes it possible to avoid significant amounts of contact stress and thereby avoid contact chipping of the surfaces of mating elements , working only for wear by sliding friction, and therefore, the ball joint of the proposed design is not a weak element (node) of this joint of equal angular velocities.

На фиг.1 представлена схема исполнения предлагаемой конструкции шарнира в аксонометрии в разрезе.Figure 1 shows a diagram of the proposed design of the hinge in perspective view in section.

Два стержня внутренней части шарнира сопряжены между собой посредством выполненного на торце первого стержня 1 сферического сегмента 2, который в свою очередь концентрично расположен в выполненном на торце второго стержня 3 фланце 4, содержащем внутренний полусферический сегмент 5, соответствующий по форме сферическому сегменту 2 первого стержня 1. При этом на внешней поверхности фланца 4 выполнена внешняя резьба 6, предназначенная для гайки 7, имеющей со стороны одного торца внутреннюю резьбу 8, соответствующую внешней резьбе 6 фланца 4, а со стороны второго торца внутренний сферический пояс 9, соответствующий по форме сферическому сегменту 2 стержня 1, ограниченный со стороны торца гайки 7 с резьбой 8 плоской поверхностью, проходящей через центр соответствующей сферы, а со стороны второго торца гайки 7 – плоской поверхностью, проходящей на расстоянии 1/3 диаметра сферы от центра соответствующей сферы. Сферический пояс 9 гайки 7 и внутренний полусферический сегмент 5 фланца 4 в сборе формируют внутреннюю сферическую полость, обеспечивающую фиксацию сферического сегмента 2 первого стержня 1. На цилиндрической поверхности каждого из стержней 1 и 3 выполнены резьбы: внешняя с правым направлением 10 для первого стержня 1 и внешняя с левым направлением 11 для второго стержня 3. Конструкция внешней части шарнира включает в себя два фланца 12 и 13, с внутренней резьбой с правым направлением 14 для первого фланца 13, соответствующей внешней резьбе 10 первого стержня 1, и с внутренней резьбой с левым направлением 15 для второго фланца 13, соответствующей внешней резьбе 11 второго стержня 3. Также на контактной торцевой поверхности каждого из фланцев выполнены призматические пазы 16. Помимо фланцев внешняя часть шарнира включает в себя гибкий вал 17, выполненный полым, с отверстиями 18, выполненными в форме лепестков по всей цилиндрической поверхности вала, образуя синусоиды. На обоих торцах вала выполнены призматические выступы 19, по форме соответствующие призматическим пазам 16 на торцевых поверхностях фланцев 12 и 13. Гибкий вал 17 выполнен из сплава с эффектом памяти формы.Two rods of the inner part of the hinge are connected to each other by means of a spherical segment 2 made at the end of the first rod 1, which in turn is concentrically located in a flange 4 made at the end of the second rod 3, containing an internal hemispherical segment 5 corresponding in shape to the spherical segment 2 of the first rod 1 At the same time, on the outer surface of the flange 4, an external thread 6 is made, intended for the nut 7, which has an internal thread 8 on the side of one end, corresponding to the external thread 6 of the flange 4, and on the side of the second end, an internal spherical belt 9, corresponding in shape to the spherical segment 2 rod 1, limited from the end of the nut 7 with thread 8 by a flat surface passing through the center of the corresponding sphere, and from the side of the second end of the nut 7 by a flat surface passing at a distance of 1/3 of the diameter of the sphere from the center of the corresponding sphere. The spherical belt 9 of the nut 7 and the inner hemispherical segment 5 of the flange 4 assembly form an internal spherical cavity that secures the spherical segment 2 of the first rod 1. On the cylindrical surface of each of the rods 1 and 3, threads are made: external with a left direction 11 for the second rod 3. The design of the outer part of the hinge includes two flanges 12 and 13, with an internal thread with a right direction 14 for the first flange 13, corresponding to the external thread 10 of the first rod 1, and with an internal thread with a left direction 15 for the second flange 13 corresponding to the external thread 11 of the second rod 3. Also, prismatic grooves 16 are made on the contact end surface of each of the flanges. over the entire cylindrical surface of the shaft, forming sinusoids. On both ends of the shaft there are prismatic protrusions 19, corresponding in shape to the prismatic grooves 16 on the end surfaces of the flanges 12 and 13. The flexible shaft 17 is made of an alloy with a shape memory effect.

Работает шарнир равных угловых скоростей следующим образом. Передача вращающего момента между фланцами 12 и 13 осуществляется посредством сопряжения призматических пазов 16, выполненных на фланцах 12 и 13, и призматических выступов 19, выполненных на обоих торцах гибкого вала 17. При этом гибкий вал 17 выполнен полым, с отверстиями 18, выполненными в форме лепестков по всей цилиндрической поверхности вала, образуя синусоиды. Такая форма вала, имитирующая пружину, позволяет валу передавать крутящий момент между фланцами под задаваемым углом с сохранением угловой скорости при любом угле поворота. Выполнение гибкого вала 17 из сплава с эффектом памяти формы позволяет обеспечить высокую усталостную стойкость вала, а также сохранять форму и жесткость при временных перегрузках, динамических и ударных нагрузках за счет явления псевдоупругости/сверхэластичности. Внутренняя часть шарнира, выполненная в виде шарового шарнира, позволяет изменять угол передачи между фланцами 12 и 13, формируя изгиб гибкого вала 17 относительно центра сферического сегмента 2 первого стержня 1, который в свою очередь зафиксирован во внутренней полости, образуемой внутренним полусферическим сегментом 5 стержня 3 и сферическим поясом 9 гайки 7, посредством резьбового соединения гайки 7 и фланца 4 стержня 3. Также внутренняя часть шарнира равных угловых скоростей обеспечивает цельность конструкции, необходимую жесткость и правильное позиционирование всех её элементов за счёт резьбовых соединений стержней 1 и 3 с фланцами 12 и 13. The hinge of equal angular speeds works as follows. The transmission of torque between the flanges 12 and 13 is carried out by pairing the prismatic grooves 16, made on the flanges 12 and 13, and the prismatic protrusions 19, made on both ends of the flexible shaft 17. In this case, the flexible shaft 17 is made hollow, with holes 18, made in the form petals over the entire cylindrical surface of the shaft, forming sinusoids. This shape of the shaft, imitating a spring, allows the shaft to transmit torque between the flanges at a given angle while maintaining the angular velocity at any angle of rotation. The implementation of the flexible shaft 17 of an alloy with a shape memory effect makes it possible to ensure high fatigue resistance of the shaft, as well as to maintain its shape and rigidity under temporary overloads, dynamic and shock loads due to the phenomenon of pseudoelasticity/superelasticity. The inner part of the hinge, made in the form of a ball joint, allows you to change the transmission angle between the flanges 12 and 13, forming a bend of the flexible shaft 17 relative to the center of the spherical segment 2 of the first rod 1, which in turn is fixed in the internal cavity formed by the internal hemispherical segment 5 of the rod 3 and a spherical belt 9 of the nut 7, by means of a threaded connection of the nut 7 and the flange 4 of the rod 3. Also, the inner part of the constant velocity joint ensures the integrity of the structure, the necessary rigidity and the correct positioning of all its elements due to the threaded connections of the rods 1 and 3 with flanges 12 and 13 .

Таким образом, предлагаемая конструкция шарнира равных угловых скоростей может передавать значительный по величине крутящий момент, а также имеет более высокий срок службы и улучшенные эксплуатационные характеристики.Thus, the proposed design of the constant velocity joint can transmit a significant torque, and also has a longer service life and improved performance.

Claims

A constant-velocity hinge comprising an outer and an inner part of the hinge, characterized in that the inner part of the hinge consists of two rods connected to each other by means of a hinged connection with a spherical segment made at the end of the first rod, and a flange with an internal hemispherical segment is made at the end of the second rod corresponding in shape to the spherical segment of the first rod, a thread is made on the outer surface of the flange of the second rod, designed for a nut having, on the side of one end, an internal thread corresponding to the external thread of the flange of the second rod, and on the side of the second end, an internal spherical belt corresponding in shape to a spherical segment of the first rod, bounded from the end of the threaded nut by a flat surface passing through the center of the corresponding sphere, and from the side of the second end of the nut by a flat surface passing at a distance of 1/3 from the center of the corresponding sphere, the spherical belt of the nut and the spherical inner surface of the flange of the second rod assembly form an inner spherical surface that provides fixation of the spherical segment of the first rod and hinged connection of the first and second rod of the inner part of the hinge, while on the cylindrical surface of both rods there is an external thread with a right-hand thread direction for the first rod and a left-hand thread direction for the second rod, the outer part of the hinge consists of two flanges, with an internal thread with a right-hand thread on the first flange corresponding to the thread of the first rod and a left-hand thread on the second flange for the second rod, prismatic grooves are made on one end surface of each flange, and the design of the outer part of the hinge also includes a flexible shaft made hollow, having holes made in the form of petals over the entire cylindrical surface, which form sinusoids, on both ends of the flexible shaft prismatic protrusions are made in shape and size corresponding to prismatic grooves on the end surfaces of the flanges, while the mentioned flexible shaft is made of shape memory alloy.