SE458145B - Gjuten universalknutgaffel - Google Patents

Description

458 145 lO 2 tillhörande don; tvâ axiellt riktade skänklar, vilka är symmetriska kring den räfflade stommens axel och vilka har var sitt tvärgàende lagerhål. som sträcker sig genom till- hörande skänkel vinkelrätt mot axeln, varvid lagerhålen ligger i linje med varandra; en infästningskropp, vilken förenar skänklarna med stommen och har två halsdelar, som är förenade med var sin skänkel, och två axeldelar, vilka förenar var sin halsdel med stommen.

Denna gaffel kännetecknas av att infästningskroppen har en inre yta, som slutar vid en radiellt riktad botten, att stommens axiella räfflor sträcker sig från stommen och genom infästningskroppen i huvudsak fram till bottnen, att ett parti av bottnen intill räfflorna är i huvudsak plant, att vardera skänkeln har en inre yta intill den innersta delen av lagerhàlet, att infästningskroppens inre yta sträcker sig fràn var och en av de inre skänkelytorna till bottnen, varvid de yttre delarna av infästningskroppens inre'yta är krökta och har en radie på mellan 20 och 50% av det vinkelräta avståndet mellan de inre skänkelytorna, och att infästningskroppens inre yta under lagerhålen sträcker sig i huvudsak vinkelrätt mot bottnen.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande under hänvisning till medföljande ritningar. Fig l visar frami- från en glidknutgaffel med räfflor enligt tidigare teknik.

Fig 2 visar gaffeln enligtzfig l från sidan och fig 3 gaffeln enligt fig l och 2 ovanifrån. Fig 4 visar framifrån en glid- knutgaffel med räfflor i enlighet med uppfinningen. Fig 5 visar gaffeln enligt fig 4 från sidan och fig 6 visar gaffeln enligt fig 4 och 5 ovanifrån.

För att fullt förstå och uppskatta föreliggande upp- finning är det nödvändigt att förstå typiska utföranden enligt tidigare teknik. Pig l, 2 och 3 visar en typisk glid- knutgaffel l0 med splines eller räfflor, vilken är gjord med tidigare teknik i smidesstàl. Gaffeln omfattar en ihålig stomme eller hylsa l2 med splines eller räfflor 14, som sträcker sig axiellt genom den. Gaffeln l0 har en längdaxel l8, kring vilken den kan rotera. Hylsan 12 mottar en röraxel 458 145 3 (inte visad), som har sammankopplande räfflor för vridnings- mässigt drivande och axiellt glidande ingrepp med räfflorna 14. Hylsan 12 har en första ände l7, vilken är utvändigt gängad för att ta emot ett gängat dammskyddslock (inte visat) som sluter till mot röraxeln, vilket är det vanliga inom denna teknik. Den yttre mittdelen av hylsan 12 omfattar yttre cylindriska ytor 19, vilka eventuellt är något trapp- stegsformade beroende på samtidig yttre bearbetning av hylsan med två skärande verktyg. Om någon av de cylindriska sektionerna 19 har en mindre diameter än den andra, är det vanligtvis den gängade änden 17.

Mittemot den gängade änden 17 har gaffeln två symme- triskt och radiellt åtskilda skänklar 16. Varje skänkel innehåller ett tvärgående lagerhàl 22 för att kunna motta ett knutkors. Den utvändiga ytan pá skänklarna 16 innehål- ler gängade hål 23 för att kunna ta emot skruvar till lager- överfallet, vilket rymmer den yttre lagerbanan, vilket framgår tydligare i fig 2.

Skänklarna 16 är fästa vid hylsan 12 medelst en infäst- Vningskropp 24 vilken omfattar tvâ halsar 26. förbundna med var sin skänkel 16, två axlar 28, förbundna med var sin hals 26, en till axlarna 28 en ramp eller övergàngszon 50, som förbinder zerkytan med angränsande zerkyta 48 och hylsan 12. Den koniskt formade övergàngszonen eller rampen 50 bildar typiskt en vinkel 52 relativt gaffelaxeln 18 pà omkring 60°. Zerkytan 48 omfattar ett gängat smörjhàl 51 för att kunna ta emot en zerkkoppling. Av fig 2 framgår att halsdelarna 26 har en bredd 38, vilken är mindre än bredden 39 pà skänklarna 16.

Varje skänkel 16 har en inneryta 30 omedelbart och direkt under sitt respektive lagerhàl 22. Avståndet mellan dessa ytor 30 längs ett plan vinkelrätt mot axeln 18 är angivet med referensnumret 34 i fig 1. lnfästningskroppen 24 definierar en inneryta, omfattande skänkelinfästnings- ytor 32, som sträcker sig från den inre skänkelytan 30 till botten 35, som förenar de tvà infästningsytorna 32. Inner- ytan av infästningskroppen 24 omfattar också motstående 458 145 4 inskärningar 43, vilka är symmetriskt utformade mellan skänklarna 16. Inskärningarna 43 är avlastningsytor för att tillåta maximala universalledsvinklar, vilket är vanligt inom denna teknik. Botten 35 är relativt slät och omfattar ett balanshàl 40, vilket är ett borrat hål, strategiskt placerat i gaffeln för att rotationsbalansera gaffeln 10 kring axeln 18. Vidare omfattar botten 35 en försänkning för att man skall kunna sätta dit ett dammskyddslock (inte visat), vilket skyddar räfflorna 14 från damm och fragment.

Skänkelinfästningsytorna 32 har en relativt liten ytter- radie 36 mellan de inre skänkelytorna 30 och botten 35.

Radien 36 är traditionellt relativt liten för att tillåta en relativt stor och slät botten 35 som rymmer sådana balans- hål som hålet 40. En stor radie 36 har traditionellt und- víkits pà grund av svårigheter att borra balanshål i svängda ytor. ' Zerkytan 48 är cylindrísk och har en relativt stor diameter för att kunna rymma smörjanordningen från räfflorna 14. Zerkytan 48 har också getts en stor diameter på grund av att den är ett högspänningsomràde och därför att spän- ningsproblemen är förenade med ett zerkhål 51, vilket skapar utmattningsproblem. Dessutom är zerkområdet ett högspän- ningsomráde pà grund av att den hopkopplade axeländen van- ligtvis slutar i detta allmänna område och därigenom verkar som en hävstàng direkt under zerkytan.

En föredragen utföringsform av föreliggande uppfin- ning visas i fíg 4, 5 och 6. Glidknutgaffeln ll0 omfattar en ihålig hylsa eller stomme 112 med axiella räfflor ll4 och är roterbar kring längdaxeln 118 enligt fig 4. Stommen har utvändiga cylindriska ytor 119, av vilka en är gängad 1 äfiaen 117.

P Gaffeln l10 omfattar två skänklar ll6, som båda tvâ innehåller ett tvärgående lagerhål 122 och hål för lager- överfallsskruvarna. Skänklarna 116 är tjockare än skänklarna pà en typisk smidesstålsgaffel för att de skall få ökad vridhàllfasthet. Skänklarna är fästa vid stommen med en 458 145 infästningskropp 124, vilken omfattar tvà halsdelar 126, två axeldelar l28, en zerkyta 148, vilken omfattar ett smörjhål 151, och en ramp eller övergångszon 150.

Rampen 150 bildar en vinkel 152 på 15° mot hylsaxeln 118. Man har funnit att en sådant svagt sluttande ramp som rampen 150 hjälper till att eliminera spänningsökningar vilka kan uppträda i övergàngszonen. Under det att en ramp på l5° föredras i det aktuella fallet, kan ramper med min- dre vinklar än ungefär 45° ge liknande fördelar i andra tillämpningar. En ytterligare fördel i den aktuella kon- struktionen är att den svagt sluttande rampen 150 utgör ett idealt område för gjutning av gaffelgjutgodset.

Varje skänkel ll6 har en inneryta 130 omedelbart under sitt lagerhål 122. Avståndet mellan dessa ytor 130 längs ett plan vinkelrätt mot axeln ll8 är angivet med referens- numret 134. Infästningskroppen 124 har en inre yta, be- stående av skänkelinfästningsytorna 132, som vardera sträcker 135, som förenar 135 innehåller av att det sig från skänkelns inneryta 130 till botten de två skänkelinfästningsytorna 132. Botten inga sådana balanshål som hålet 40 på grund skulle vara svårt att borra sådana hål i de svängda skänkel- infästningsytorna l32. Bottnen 135 har en försänkning 115 för att man skall kunna sätta dit ett dammskyddslock (inte visat). Vidare har innerytan på infästningskroppen mot- stående inskärningar för att tillåta maximala vinklar mellan motstàende gaffelleder.

Varje skänkelinfästningsyta 132 har en stor ytradie 136 mellan den motsvarande inre skänkelytan 130 och bottnen 135. Radien 136 är på mellan 20 och 50% av avståndet 134.

En stor radie 136 förbättrar infästningskroppen och för- stärker anslutningen till hylsan. Den hjälper också till medtatt förbättra den radiella styvheten och öka utmatt- utföringsform är radien 136 är lika med 50% att bilda en enkel svängd ningshàllfastheten. I en föredragen 136 24% av avståndet 134. av avståndet l34, kommer ytorna 132 Om radien yta mellan ytorna 130. En radie 136 som är större än 50% av avståndet 134 är inte önskvärd på grund av att den kommer 458 145 6 att skapa inskärningar mellan ytorna 130 och 135. På grund av den stora radien 136 är det nödvändigt att förse gaffeln med en relativt slät elliptisk yta 141 (se fig 6) för damm- skyddslockets försänkning 115.

Av fig 5 framgår att bredden 138 på halsen 126 åtmin- stone är så stor som bredden på skänklarna 116. Den större bredden 138 ökar tillsammans med den ökade tjockleken den radiella styvheten och styvheten mot vridning och skapar en skänkel 116, som bättre kan klara av torsionskrafter.

Föreliggande uppfinning tillåter användning av gjutjärn i mycket stora gafflar, vilka hittills inte kunnat stå emot spänningar.

Ett balanshål 140 är borrat genom den utvändiga ytan 131 pà en av skänklarna 116. Den ökade bredden 138 på halsen 126 ger tillräcklig area för att medge förekomsten av balans- hålet utan onödig försvagning av skänkeln. Fastän gjutjär- nets specifika vikt bara är omkring 90% av smidesstålets kan balanshålet 140 bli lika effektivt som balanshàlet 40, vilket är placerat i botten i gaffeln enligt den tidigare tekniken, på grund av att balanshålet 140 radiellt befinner sig på ett större avstånd från gaffelaxeln 118.

Föreliggande uppfinning tillåter att man byter ut smides- stålet i gaffeln 110 mot gjutjärn. Trots att gjutjärnsgaffeln 110 är mer massiv än'tidigare tekniks smidesstàlsgafflar, är dess vikt inte större än för stàlgafflar pá grund av att den specifika vikten för gjutjärn bara är omkring 90% av smidesstálets. Gjutjärn väger ungefär 7,086 x 103 kg/m3, medan smitt stàl väger ungefär 7,833 x 103 kg/m3.

Gjutjärnsmaterialet, som använts till gaffeln 110, är ett perlitiskt nodulärt (duktilt) järn (SAE material- specifikationen D7003 fmodifieradl). Gjutjärnet har en brottgräns på 689,5 MPa och en sträckgräns på 482,65 MPa.

Dess utvidgningsfaktor pà 0,0508 m är 3-5% och dess elasti- citetsmodul är 151,69-165,48 TPa. Materialet har en Rock- well-hårdhet pà C20-30 och en Brinell-hårdhet på 229-285 BHN.

Gjutjärnet är tillräckligt hårt för att kunna bearbetas. 458 145 7 Fastän den gjorda beskrivningen av den föredragna utföringsformen bara refererar till glidknutgafflar, kan vissa aspekter pà föreliggande uppfinning utnyttjas i andra universalledskomponenter, t ex på ändgafflar, i vilka den räfflade stommen inte är en hylsa.

Claims (6)

458 145 10 15 20 25 30 35 '*-- PATENTKRAV

1. Glidknutgaffel av gjutmetall, som har en stomme (112) med axiella räfflor (114) för ingrepp med motsva- rande räfflor på ett tillhörande don; tvâ axiellt riktade skänklar (116), vilka är symmetriska kring den räfflade stommens (112) axel (118) och vilka har var sitt tvärgàende lagerhàl (122), som sträcker sig genom tillhörande skänkel (116) vinkelrätt mot axeln (118), varvid lagerhålen ligger i linje med varandra; en infästningskropp (124), vilken förenar skänklarna (116) med stommen (112) och har tvà halsdelar (126), som är förenade med var sin skänkel, och tvâ axeldelar (128), vilka förenar var sin halsdel med stommen (112), k ä n n e t e c k n a d av att infästningskroppen (124) har en inre yta (132), som slutar vid en radiellt riktad botten (135), att stommens (112) axiella räfflor (114) sträcker sig frán stommen och genom infästnings- kroppen (124) i huvudsak fram till bottnen (135), att ett parti av bottnen intill räfflorna är i huvudsak plant, att vardera skänkeln (116) har en inre yta (130) intill den innersta delen av lagerhàlet (122), att infästningskroppens (114) inre yta (132) sträcker sig från var och en av de inre skänkelytorna (130) till bottnen (135), varvid de yttre delarna av infäst- ningskroppens (114) inre yta (132) är krökta och har en radie (136) pà mellan 20 och 50% av det vinkelräta avståndet mellan de inre skänkelytorna (130), och att ínfästningskroppens (124) inre yta (132) under lager- hàlen sträcker sig i huvudsak vinkelrätt mot bottnen.

2. Gaffel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bredden (138) pà halsdelen (126) är åtminstone lika stor som bredden (139) pá skänklarna (116).

3. Gaffel enligt krav l eller 2, t e c k n a d k ä n n e - av att infästningskroppen (124) har en yttre yta (131), i vilken det finns åtminstone ett balanshål (140). 10 458 145 9

4. Gaffel enligt krav 3, av att balanshálet (140) finns i någon av halsdelarna (126).

5. Gaffel enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d k ä n - n e t e c k n a d av att den är konstruerad av gjut- järn.

6. Gaffel enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d' av att infästningskroppen (124) dessutom har dels en ringformig övergàngsyta (148) mellan axeldelarna (128) och stommen (112), vilken övergángsyta har större diameter än stommen, dels en ringformig ramp (150), som förenar övergångsytan (148) med stommen (112) och som bildar en mindre vinkel än 45° mot stomaxeln (118).