SK288347B6 - Kĺbový hriadeľ a valcová posuvná jednotka k nemu - Google Patents

Abstract

Opísaný je kĺbový hriadeľ (1) s dvoma pevne krútivo navzájom spojenými hriadeľovými segmentmi (2, 3), ktoré sú spojené cez stredový kĺb (4), ktorý je konštruovaný ako rovnobežný pevný kĺb, s umiestneným rovnobežným pevným kĺbom a valcovými posuvnými jednotkami (8, 9). Valcová posuvná jednotka (8, 9) je vytvorená prostredníctvom profilovej objímky (8e, 9e) s drážkami prostredníctvom čapu (8c, 9c) a s usporiadanými guľôčkami (8b, 9b) prenášajúcimi moment točenia umiestnenými v navzájom priradených dvojiciach drážok (8d, 9d). Valcová posuvná jednotka (8, 9) obsahuje viazací prostriedok (8g, 9g) na ohraničenie posuvnej dráhy guľôčok (8b, 9b) a/alebo klietky ložiska (8a, 9a).

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka kĺbového hriadeľa s dvomi cez rovnobežný pevný kĺb vybavený stredový kĺb pevne krútivo navzájom spojenými hriadeľovými segmentmi, pričom na každom ohnutom konci stredového kĺbu každého hriadeľového segmentu je usporiadaný rovnobežný pevný kĺb a sú predpokladané dve valcové posuvné jednotky. Ďalej sa týka tento vynález valcovej posuvnej jednotky pre takýto typ kĺbového hriadeľa.

Doterajší stav techniky

Kĺbové hriadele sa nasadzujú napríklad na spojenie čelného panela výstupu prevodovky so zadnou stranou diferenciálneho vstupu motorového vozidla ako pozdĺžne hriadele. Takéto pozdĺžne hriadele sú známe napríklad z DE 102 08 325 Cla DE 11 2004 000 239 T5. Tieto kĺbové hriadele používajú posuvné kĺby, aby umožnili axiálny pohyb medzi hriadeľovými segmentmi. Obmedzené posuvné dráhy týchto kĺbov sa ukázali v niektorých prípadoch použitia ako nevýhodné. Okrem toho sa zvýšia náklady na takýto kĺbový hriadeľ, keď je treba použiť veľa rôznych komponentov.

Aby sa pri usporiadaniach kĺbových hriadeľov pozdĺžnym smerom vzniknuté kmitanie riadne zastavilo spojením, bol v DE 198 31 016 C2 navrhnutý kĺbový hriadeľ typu spomínaného na začiatku, pri ktorom sú predpokladané dva posuvné elementy, ktoré sú usporiadané radiálne v rámci prevodovkového bočného, resp. diferenciálneho bočného pevného kĺbu. Napojenie týchto známych usporiadaní kĺbových hriadeľov sa uskutoční pritom prostredníctvom vždy jednej na vonkajšom pieste na kĺbovom bočnom, resp. diferenciálnom bočnom pevnom kĺbe vytvorenej príruby, ktorá je spojená prostredníctvom prstencového tlmiaceho elementu s prírubou výstupu prevodovky diferenciálneho vstupu.

Tento spôsob konštrukcie má za účinok, že jednak prevodovkový bočný, ako aj diferenciálny bočný pevný kĺb majú veľký priemer, a tým vykazujú veľké rozmery. Týmto dochádza hlavne v kombinácii s prírubovým napojením (zvyškovej) nevyváženosti, ktoré vedú k nežiaducej tvorbe hluku. Okrem toho môže byť celý pozdĺžny hriadeľ na základe axiálnej posunovateľnosti v posuvných elementoch za prevádzky k výstupu prevodovky a diferenciálnemu vstupu axiálne posunovaný. Týmto nie je silnejšie namáhané iba v blízkosti stredového kĺbu usporiadané stredové ložisko, ale vznikajú aj zvuky na základe prenosu axiálnych síl a kmitania stredového ložiska.

Na vyhnutie sa vybočeniu a s tým spojenému nebezpečenstvu preniknutia kĺbového hriadeľa do kabíny cestujúcich pri frontálnej zrážke motorového vozidla, pri ktorej vzniká stlačením vozidla vysoké axiálne zaťaženie pozdĺžneho hriadeľa, je nevyhnutné umožnenie axiálneho skrátenia kĺbového hriadeľa. Toto je možné prostredníctvom posuvných elementov podľa DE 198 31 016 C2 iba vo veľmi malom rozsahu, takže vybočením pozdĺžneho hriadeľa môže dôjsť k ohrozeniu cestujúcich vo vozidle.

Známym stavom techniky je tiež US-A1-2003/171154, kde je kĺbový hriadeľ s dvoma pevne otočné navzájom spojenými hriadeľovými segmentmi, ktoré sú spojené cez stredový kĺb, skonštruovaný ako rovnobežný pevný kĺb, pričom na každom konci hriadeľového segmentu, ktorý je odvrátený od stredového kĺbu, je umiestnený rovnobežný pevný kĺb a s dvoma valcovými posuvnými jednotkami, pričom minimálne jedna z týchto valcových jednotiek je umiestnená v blízkosti stredového kĺbu. Aj takáto konštrukcia vykazuje nevýhody uvedené pri predchádzajúcich prípadoch, pričom nie je pri valcovej jednotke riešené jej vnútorné konštrukčné usporiadanie.

Známym stavom techniky je tiež patentový spis EP-A1-1553005, ktorý opisuje kĺbový hriadeľ s dvoma hriadeľovými segmentmi, ktoré sú axiálnym smerom k sebe navzájom pohyblivé a spojené cez stredový kĺb, ku ktorému sú priradené dve valcové posuvné jednotky. Takéto konštrukčné usporiadanie síce odstraňuje niektoré nedostatky uvádzané k predchádzajúcim spisom, ale tiež nie je riešené vnútorné konštrukčné usporiadanie valcovej jednotky.

Podstata vynálezu

Naproti tomu má predložený vynález za úlohu vyriešiť, ako vyhotoviť kĺbový hriadeľ uvedenej konštrukcie, ktorý ponúka pri čo najmenšej hmotnosti redukciu hluku v prevádzke, ako aj zvýšenú bezpečnosť aj pri reťazovej zrážke vozidiel.

Ďalšou úlohou je vytvoriť rovnobežné pevné kĺby čo najkompaktnejšie, ako aj ušetrenie váhy a zminimalizovanie nevyváženosti. Ďalej musia byť axiálne sily pôsobiace na stredové ložisko redukované a musí byť vylepšené kmitanie medziložiska tak, aby bolo možné zníženie tvorby hluku. Okrem toho je účelom predloženého vynálezu vytvoriť obzvlášť nízkonákladový kĺbový hriadeľ a použiť čo najviac rovnakých stavebných prvkov. Okrem toho musí byť zjednodušená montáž a demontáž, pričom musia byť umožnené rozličné postupy montáže.

Táto úloha je pri kĺbovom hriadeli s dvoma pevne krútivo navzájom spojenými hriadeľovými segmentmi, ktoré sú spojené cez stredový kĺb skonštruovaný ako rovnobežný pevný kĺb, pričom na každom konci hriadeľového segmentu, ktorý je odvrátený od stredového kĺbu, je umiestnený rovnobežný pevný kĺb a s dvomi valcovými posuvnými jednotkami, vyriešená podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že minimálne jedna valcová posuvná jednotka, priradená k stredovému kĺbu a umiestnená v jeho blízkosti, je vytvorená prostredníctvom na hriadeľovom segmente umiestnenej profilovej objímky s drážkami prebiehajúcimi v axiálnom smere a prostredníctvom čapu spojeného so stredovým kĺbom s drážkami prebiehajúcimi v axiálnom smere a v usporiadaných guľôčkach prenášajúcich moment točenia v navzájom priradených dvojiciach drážok, pričom aspoň jedna valcová posuvná jednotka vykazuje viazací prostriedok na ohraničenie axiálnej posuvnej dráhy guľôčok a/alebo klietky ložiska, ktorá ich vedie, a kde axiálna cesta guľôčok v smere k stredovému kĺbu je ohraničená šikmým vyústením drážok čapu.

Predovšetkým je valcová posuvná jednotka pridelená stredovému kĺbu a upravená tak, že oba hriadeľové segmenty možno k sebe navzájom relatívne pohybovať a to v axiálnom smere. Vďaka usporiadaniu minimálne jednej valcovej posuvnej jednotky na vzdialenom mieste pred výstupom prevodovky, resp. diferenciálnym vstupom, je možné, vytvoriť tak valcovú posuvnú jednotku, ako aj rovnobežný pevný kĺb veľmi kompaktne. Toto vedie k značnému ušetreniu váhy a na základe menších rozmerov aj k menšej zvyškovej nevyváženosti. Týmto sa dá znížiť aj tvorba hluku pri kĺbovom hriadeli v prevádzke, ktorý bol vyrobený podľa vynálezu.

Takisto axiálne sily pôsobiace na stredové ložisko sú výrazne redukované, pretože je usporiadaná minimálne jedna valcová posuvná jednotka v blízkosti stredového kĺbu, a tým aj v blízkosti medziložiska. Aj toto spájanie axiálnych síl vedie k redukcii hluku v prevádzke. Okrem toho nemusí mať medziložisko pri výrobe kĺbového hriadeľa podľa vynálezu žiadnu axiálnu flexibilitu, takže i prípadná tvorba hluku bude znížená na základe kmitania medziložiska.

V ďalšom sa pri myšlienke vynálezu predpokladá, že sú pri kĺbovom hriadeli umiestnené dve valcové posuvné jednotky, ktoré sú pridelené stredovému kĺbu a nachádzajú sa blízko neho. Keď sú obe valcové posuvné jednotky v podstate umiestnené v strede kĺbového hriadeľa, je možné nasadiť pre kĺbový hriadeľ tri stavbou rovnaké rovnobežné pevné kĺby. Kĺbový hriadeľ podľa vynálezu pozostáva tak z veľmi malého množstva rozdielnych komponentov, čo vedie podľa princípu rovnakých dielcov k zreteľnej úspore nákladov.

Na minimalizáciu existujúcich rozmerov v oblasti napojenia kĺbového hriadeľa na prevodovku alebo diferenciál sú valcové posuvné jednotky usporiadané v čo najväčšej vzdialenosti k miestam napojenia, približne v strede kĺbového hriadeľa. Týmto prispievajú pri kĺbovom hriadeli veľmi malé udržané rozmery vonkajších rovnobežných pevných kĺbov s pokiaľ možno minimálnymi obehovými chybami čapov v najhoršom prípade k eventuálnym nevyváženostiam celého systému.

Pri takejto úprave kĺbového hriadeľa je oproti zvyčajným kĺbovým hriadeľom zjednodušená montáž. Takto sa môžu k sebe oba hriadeľové segmenty axiálnym smerom vzhľadom na seba posunúť, takže je umožnená veľmi veľká prekladacia dráha. Toto má za následok veľmi nízku zabudovávaciu a vybudovávaciu dĺžku, čím je podstatne zjednodušená montáž a demontáž. Okrem toho môžu byť použité aj rozličné poradia montáže podľa určitých požiadaviek a rámcových podmienok. Okrem iného môže prebehnúť aj montáž najskôr cez stredové ložisko na podvozku vozidla.

Podľa jednej z ďalších foriem vypracovania vynálezu je možné, že je jedna z dvoch valcových posuvných jednotiek pridelená stredovému kĺbu a nachádza sa v jeho blízkosti a druhá z oboch valcových posuvných jednotiek je pridelená rovnobežnému pevnému kĺbu zo strany prevodovky, resp. zo strany diferenciálu, a nachádza sa v jeho blízkosti. Pritom môžu byť obe valcové posuvné jednotky buď pridelené tomu istému hriadeľovému segmentu, alebo sú plánované zakaždým na rozdielnom hriadeľovom segmente. Pri oboch príkladoch vyhotovenia je zakaždým zabezpečené, že oba hriadeľové segmenty sú vzhľadom na seba v smere osi vymeniteľné a minimálne jedna valcová posuvná jednotka je umiestnená v blízkosti na stredovom kĺbe.

Z dôvodov šetrenia hmotnosti sú oba hriadeľové segmenty kĺbového hriadeľa minimálne podľa oblasti vytvorené vo forme rúrky. Pritom sa ale uprednostňuje, ak sú rovnobežné pevné kĺby nachádzajúce sa na konci každého hriadeľového segmentu, ktorý je otočený smerom od stredového kĺbu, t. z. postranný prevodovkový, resp. postranný diferenciálny pevný kĺb, spojené vonkajšími piestami s hriadeľovými segmentmi. Pritom môže byť vnútorný čap postranného prevodovkového, resp. postranného, diferenciálneho pevného kĺbu vybavený profilovaným upínacím otvorom, takže prevodovkový výstupný čap, resp. diferenciálny vstupný čap, môže byť pevne krútivo zasunutý do vnútorného piesta. Toto umožňuje zjednodušenú montáž oproti známym prírubovým spojom.

Aby sa vyhlo nevyváženosti, kĺbové hriadele sú bežne podrobené vyváženiu ku koncu výroby. Problematickým je pri tomto pri známych kĺbových hriadeľoch, pri ktorých napojenie prebieha prírubovým spojom, t. j. na veľkom priemere, že sa vytvoria eventuálne obehové chyby, ktoré sa ukážu až pri pristavení hriadeľa vo vozidle na miesta napojenia, a i napriek vysokej akosti rozmachu kĺbového hriadeľa ako jednotlivého komponentu sa prejavia rušivo na akosti rozmachu celého systému. Pri kĺbovom hriadeli a podľa vynálezu je centrovanie na miestach napojenia realizované priamo cez čapy, ktoré sú vložené do vnútorných piestov rovnobežného pevného kĺbu. To vedie k výraznej redukcii nevyváženosti prostredníctvom zlepšeného centrova nia cez napojenie čapov. Takýmto spôsobom možno znížiť i hluk, ktorý vzniká počas prevádzky.

Vynechanie príruby pri tomto type riešenia nasadenia prináša so sebou i úsporu hmotnosti rovnobežných pevných kĺbov. Okrem toho zvyšuje kompaktné riešenie rovnobežného pevného kĺbu s použitím zásuvného pripojenia voľnosť pri vytváraní zvyšných komponentov motorového vozidla a vedie k redukcii konštrukčného priestoru. Aj stredový kĺb možno rovnakým spôsobom vybaviť vnútorným piestom, ktorý napríklad umožňuje zásuvné pripojenie s jednou z valcových posuvných jednotiek.

Prednostne je najmenej jedna valcová posuvná jednotka, ktorá je priradená stredovému kĺbu a nachádza sa v jeho blízkosti, vybavená profilovou objímkou, ktorá je naplánovaná na jednom z hriadeľových segmentov s drážkami prebiehajúcimi v axiálnom smere a čapom spojeným so stredovým kĺbom s drážkami prebiehajúcimi v axiálnom smere, ako i guľôčkami prenášajúcimi moment točenia, ktoré sú uložené vo vzájomne pridružených dvojiciach drážok. Vo vzájomne pridružených drážkach čapu a v profilovej objímke sú pritom, pokiaľ možno, umiestnené viaceré guľôčky za sebou, ktoré môžu byť vedené jednou spoločnou klietkou ložiska.

Pri ďalšom vývoji myšlienky tohto vynálezu sa predpokladá, že čap jednej valcovej posuvnej jednotky je prepojený s vnútorným piestom stredového kĺbu a čap ďalšej posuvnej jednotky je prepojený s vonkajším piestom stredového kĺbu. Pritom sa preferuje, ak je čap valcovej posuvnej jednotky spojenej s vnútorným piestom stredového kĺbu napojený pomocou zásuvného pripojenia na tento vnútorný piest, zatiaľ čo čap druhej posuvnej jednotky je prednostne zvarený s vonkajším piestom stredového kĺbu.

Aby sa predišlo priveľkému axiálnemu pohybu kĺbového hriadeľa počas prevádzky, prípadne počas montáže, môžu mať valcové posuvné jednotky viazací prostriedok, ktorý obmedzí axiálny posuvný pohyb guľôčok a/alebo vodiacu klietku ložiska. Viazacie prostriedky sú vytvorené tak, že axiálna cesta, ktorú môžu rolujúce guľôčky prejsť, sa obmedzí, takže viazací prostriedok pri prípadnom dosiahnutí konca viazacieho prostriedku umožní dodatočné posunutie buď kĺzaním, alebo šmýkaním guľôčok v drážkach.

Kĺbový hriadeľ sa umiestňuje väčšinou v blízkosti stredového kĺbu. Tuje, pokiaľ je to možné, plánované medziložisko, ktoré uskladňuje čap aspoň jednej posuvnej jednotky valca. Medziložisko môže byť vytvorené tak, že sa predpokladá umiestnenie valivého ložiska na čape posuvnej jednotky valca, pričom je valivé ložisko zahrnuté v elastickom tlmiacom prvku, ktorý je upevnený na karosérii.

Úloha, ktorá je podkladom vynálezu, bude ďalej realizovaná prostredníctvom posuvnej jednotky valca, ktorá môže byť predovšetkým súčasťou kĺbového hriadeľa, ktorý je opísaný vyššie, pričom posuvná jednotka valca obsahuje profilovú objímku, na vnútornej ploche ktorej sú plánované vonkajšie obežné dráhy (drážky), jeden posuvný čap v profilovej objímke v axiálnom smere, na vnútornej ploche ktorého má plánované vnútorné obežné dráhy (drážky), a guľôčky, ktoré sú usporiadané k prenosu krútiaceho momentu vždy vo vzájomne párových vonkajších obežných dráhach a vnútorných obežných dráhach. Pritom je profilová objímka spojená prostredníctvom miesta zlomu so svorkovým segmentom, ktorého vnútorný priemer je väčší alebo v podstate rovnaký ako vonkajší priemer profilovej objímky. Ak je plánovaná posuvná jednotka valca v kĺbovom hriadeli, môže byť svorkový segment spojený s rúrkovým hriadeľovým segmentom alebo ním tvorený.

Pri tomto vyhotovení posuvnej jednotky valca sa dosiahne, že pri frontálnom náraze počas jazdy, na mieste zlomu bude následne pôsobiaca osová sila posuvnej jednotky valca rozdelená, takže sa profilová objímka v svorkovom segmente a v tomto prípade pripojenom hriadeľovom segmente môže posúvať. Prostredníctvom väčšieho alebo v podstate rovnakého vnútorného priemeru svorkového segmentu v porovnaní s profilovou objímkou bude umožnený rozsiahly posun profilovej objímky bez straty sily. Alternatívne k danému môže byť zmysluplné, počas zmeny dĺžky posuvnej jednotky valca prijať energiu vytvorenú pri náraze. Toto môže byť dosiahnuté tak, že svorkový segment a s ním susediaci hriadeľový segment sú v tomto prípade vytvorené podľa zavádzacieho segmentu a nepatrne menšie než vonkajší priemer profilovej objímky. Profilová objímka sa potom dá síce ešte bezpečne zaviesť do svorkového segmentu, bez obavy z vybočenia, v každom prípade tu bude dodatočne odbúraná nárazová energia. Takto možno predpokladať ľahko deformovateľné rebrá alebo podobné výstupky na vnútornej ploche svorkového segmentu a/alebo na vonkajšej ploche profilovej objímky.

Takéto vyhotovenie posuvnej jednotky valca umožňuje definované riadenie smeru formovaním kĺbového hriadeľa v dôsledku prekročenia definovanej sily. Sila, pri ktorej zlyhá miesto zlomu posuvnej jednotky valca, môže byť definovaná a nastavená. Keďže sa dá prostredníctvom vynálezu posuvnej jednotky valca posúvať celá profilová objímka spolu s v ňom zahrnutým čapom v svorkovom segmente a k tomu pripojenom dutom hriadeli, je realizovateľná veľká nárazová cesta. Tu však nie je potrebné, ako napríklad pri výstavbe hriadeľového segmentu v podobe nasadzovacej rúrky, aby bolo nutné naplánovať rôzne a predovšetkým väčšie priemery rúrok jednotlivých hriadeľových segmentov. Takéto usporiadanie umožňuje redukciu konštrukčného priestoru, ako aj zvýšenie slobody pri konštrukcii kĺbového hriadeľa s podobnou posuvnou valcovou jednotkou.

Ďalej sa preferuje, ak je miesto zlomu vytvorené ako oblasť spojenia v radiálnom smere medzi vnútornou plochou profilovej objímky a vonkajšou plochou svorkového segmentu. Aby sa uľahčilo oddelenie miesta zlomu, možno prechody medzi profilovou objímkou a svorkovým segmentom realizovať napríklad s menším polomerom zakrivenia. Je tiež možné navrhnúť miesto zlomu v priečnom reze a to buď vo forme písmena S, alebo Z. Alternatívou alebo ako doplnok k tomu možno miesto zlomu vytvoriť pomocou zúženia, zárezu, perforáciou a/alebo podobnými oslabeniami materiálu. Vďaka takýmto opatreniam je možné podľa požiadaviek nastaviť silu, pri ktorej miesto zlomu zlyhá.

Profilová objímka, svorkový segment a miesto zlomu sú pritom vytvorené tak, že pri prekročení definovanej sily, ktorá pôsobí v axiálnom smere na profilovú objímku, miesto zlomu zlyhá a profilovú objímku možno vo svorkovom segmente posunúť, aby tak bolo možné realizovať veľkú nárazovú cestu.

Dôležité je zakryť valcovú posuvnú jednotu na strane odvrátenej od čapu prostredníctvom poklopu, prípadne steny. Ak je pre profilovú objímku, svorkový segment a/alebo miesto zlomu naplánovaný poklop, možno tento poklop použiť ako viazací prostriedok pre čap, takže ten nebude počas prevádzky alebo pri náraze vytlačený z profilovej objímky. Je však tiež možné, aby bol poklop nad ďalším miestom zlomu na profilovej objímke, svorkovom segmente a/alebo na prvom mieste zlomu upevnený, takže pri náraze sa poklop dodatočne oddelí a čap možno z profilovej objímky vysunúť. Takéto riešenie umožňuje dodatočnú dráhu posunutia v závislosti od konštrukcie valcovej posuvnej jednotky a na nej napojených komponentov a/alebo dodatočné odbúravanie energie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Riešenie je bližšie ozrejmené na priložených výkresoch, ktoré znázorňujú i ďalšie varianty, výhody a možné použitia vynálezu vyplývajúce aj z nasledovného opisu príkladu uskutočnenia a obrázkov, kde je znázornený na:

obrázku 1 pozdĺžny prierez kĺbovým hriadeľom podľa prvého variantu vyhotovenia uskutočnenia vynálezu, obrázku 2 pozdĺžny prierez profilovou objímkou valcovej posuvnej jednotky podľa vynálezu, obrázku 3 pozdĺžny prierez profilovou objímkou podľa obrázka 2 po nehode a obrázka 4 a - e - pozdĺžne prierezy kĺbovým hriadeľom podľa ďalšieho variantu vyhotovenia vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Kĺbový hriadeľ j_, zobrazený na obrázku 1, pozostáva z prvého hriadeľového segmentu 2 a ďalšieho hriadeľového segmentu 3, z ktorých každý je skonštruovaný ako dutá hriadeľová rúrka. Tieto dva hriadeľové segmenty 2 a 3 sú navzájom spojené prostredníctvom stredového kĺbu 4, ktorý je v príklade uskutočnenia skonštruovaný ako rovnobežný pevný kĺb. Koniec prvého hriadeľového segmentu 2 na vnútornej strane odvrátený od stredového kĺbu 4 je spojený s vnútorným kĺbom 5. Rovnakým spôsobom je diferenciálny koniec hriadeľového segmentu 3 odvrátený od stredového kĺbu 4 je spojený s diferenciálnym kĺbom 6. Vnútorný kĺb 5 a diferenciálny kĺb 6 sú pritom skonštruované ako rovnobežné pevné kĺby.

K stredovému kĺbu 4 je priradené medziložisko 7 s tlmičom 7a a valivým ložiskom 7b, ktoré je v príklade uskutočnenia možné upevniť pomocou elastického prvku na zostavu podvozku vozidla. Ďalej je stredovému kĺbu 4 priradená prvá valcová posuvná jednotka 8, prostredníctvom ktorej je stredový kĺb 4 spojený s prvým hriadeľovým segmentom 2 a druhá valcová posuvná jednotka 9, prostredníctvom ktorej je stredový kĺb 4 spojený s ďalším hriadeľovým segmentom 3.

Rovnobežné pevné kĺby 4, 5 a 6 majú každý po jednom vonkajšom pieste 4a, 5a, 6a, ktoré sú umiestnené v ich vnútorných plochách s drážkami vonkajších dráh 8f, 9f. Ďalej majú rovnobežné pevné kĺby 4, 5 a 6 každý po jednom vnútornom pieste 4b, 5b, 6b, z ktorých každý je skonštruovaný ako objímka, v ktorej je v prípade vnútorného kĺbu 5 a diferenciálneho kĺbu 6 vsadená buď hnacia poloos, alebo koniec hriadeľa. Drážky vnútornej dráhy 8d, 9d sú skonštruované na vonkajšej ploche vnútorného piesta 4b, 5b, 6b. Guľôčky 8b, 9b na prenos točivého momentu sú usporiadané v drážkach dráh, ktoré sú skonštruované výhodne tak, ako je opísané v DE 102 09 933 B4. Guľôčky sú kryté v okienkach klietky ložiska 8a, 9a, ktoré je centrálne umiestnený a vedený vo vonkajšom pieste 4a, 5a, 6a, konkrétne v centrálnej ploche klietky ložiska 8a, 9a vonkajšieho piestu 4a, 5a, 6a.

Obidve valcové posuvné jednotky 8 a 9 majú každá po jednej klietke ložiska 8a, 9a s viacerými guľôčkami 8b, 9b na prenos točivého momentu, ktoré sú vedené vnútornou časťou alebo čapmi 8c, 9c s drážkami (vnútornej dráhy) 8d, 9d a vonkajšou časťou skonštruovanou ako profilová objímka 8e, 9e s drážkami (vonkajšej dráhy) 8f, 9f. Cap je pritom možné posúvať v profilovej objímke 8e, 9e, aby sa tak umožnil axiálny vzájomný pohyb hriadeľových segmentov 2 a 3.

Ako je ukázané na obrázku 4a, je dráha posunutia klietky ložiska 8a, 9a alebo cesty, ktorú je možné pokryť valiacimi sa guľôčkami 8b, 9b, ohraničená viazacími prostriedkami 8g, 9g. Axiálna cesta guľôčok v smere k stredovému kĺbu 4 je navyše ohraničená vyústením naklonenej plošiny drážok vnútornej dráhy 8d, 9d čapu 8c, 9c, na ktorom sa môžu guľôčky 8b, 9b a/alebo klietky ložiska 8a, 9a uložiť/zastaviť.

Cap druhej valcovej posuvnej jednotky 9 je, ako je zobrazené na obrázku 1, spojený s vnútorným piestom stredového kĺbu 4. Čap prvej valcovej posuvnej jednotky 8 je spojený s uzáverom, ktorý je zapojený okolo vonkajšieho piesta 4a stredového kĺbu 4 a je s ním rotačné spojený. Alternatívne k tomuto riešeniu možno podľa variantu uskutočnenia podľa obrázka 4a spojiť vonkajší piest 4a stredového kĺbu 4 aj priamo s čapom 8c, 9c. Takýmto spôsobom sú obe valcové posuvné jednotky 8 a 9 priradené stredovému kĺbu 4 a sú umiestnené v jeho blízkosti tak, že sa axiálne pohyby oboch hriadeľových segmentov 2 a 3 sú vyvážené cez valcové posuvné jednotky 8 a 9 a nie sú prenášané cez stredový kĺb 4.

Ako je možné vidieť na vyobrazení z obrázka 2, svorkový segment 2b je vytvorený na profilovej objímke 8e s cieľom spojiť profilovú objímku 8e prvej valcovej posuvnej jednotky 8 s prvým hriadeľovým segmentom 2. Svorkový segment 2b je tým spojený s profilovou objímkou 8e cez miesto zlomu 2a, ktoré je na vyobrazenom príklade uskutočnenia radiálne vyrovnané. Toto miesto zlomu 2a môže predstavovať oslabenie materiálu, ako napríklad zúženie, zárez, perforácia a podobne.

Na vyobrazení ukázanom variante uskutočnenia vnútorný priemer rúrky prvého hriadeľového segmentu 2 a vnútorný priemer svorkového segmentu 2b sú väčšie ako vonkajší priemer profilovej objímky 8e prvej valcovej posuvnej jednotky 8. Rovnakým spôsobom je aj druhá valcová posuvná jednotka 9 spojená s rúrkou ďalšieho hriadeľového segmentu 3 prostredníctvom svorkového segmentu 3b a miesta zlomu 3a. Aj pri druhej valcovej posuvnej jednotke 9 je vonkajší priemer profilovej objímky 9e menší ako vnútorný priemer ďalšieho hriadeľového segmentu 3, respektíve svorkového segmentu 3b.

Profilové objímky 8e, 9e oboch valcových posuvných jednotiek 8 a 9 sú uzavreté poklopmi 8h, 9h, z ktorých každý je pripojený na príslušnú profilovú objímku 8e, 9e napríklad spôsobom elektrónového zvaru. Na rozdiel od variantu príkladu uskutočnenia, ktorý je zobrazený na obrázku 2, môže byť poklop spojený aj s miestom zlomu alebo so svorkovým segmentom. Poklopom sa ohraničí dráha posunu čapu v profilovej objímke. Aj spojenie medzi poklopom a profilovou objímkou môže byť skonštruované ako miesto zlomu.

Ak, napríklad v dôsledku nehody, pôsobí na hriadeľové segmenty 2 a 3, a tým i na profilové objímky 8e, 9e valcových posuvných jednotiek 8 a 9 veľká axiálna sila, zlyhajú na konci dráhy posunu valcových posuvných jednotiek 8 a 9 príslušné miesta zlomu 2a, 3a oboch valcových posuvných jednotiek, ako je zobrazené na obrázku 3. Tým sa môže profilová objímka 8e, 9e každej valcovej posuvnej jednotky 8, 9 premiestniť v príslušnom hriadeľovom segmente 2 a 3 v podstate bez použitia sily.

Ohnutiu kĺbového hriadeľa 1 sa tak zabráni, keďže valcové posuvné jednotky 8 a 9 sú vedené v príslušných hriadeľových segmentoch 2 a 3. Keďže obe valcové posuvné jednotky 8 a 9 majú spolu jednu veľkú axiálnu dĺžku, možno pri podobných zlyhaniach miest zlomu 2a, 3a zapríčinených nehodou, môže byť dosiahnutá veľmi veľká posuvná dráha (dráha nárazu) bez toho, aby došlo k ohrozeniu pasažierov automobilu.

Na obrázkoch 4b až 4e sú zobrazené príklady uskutočnenia kĺbového hriadeľa 1, z ktorých každý má iba jednu valcovú posuvnú jednotku 8, ktorá je umiestnená v blízkosti stredového kĺbu 4, zatiaľ čo druhá valcová posuvná jednotka 9 je priradená jednému z kĺbov s konštantnou rýchlosťou 5, respektíve 6.

Preto je na obrázku 4b umiestnená prvá valcová posuvná jednotka 8 na prvom hriadeľovom segmente 2 na vnútornej strane a nachádza sa v blízkosti stredového kĺbu 4. Medziložisko 7 je preto umiestnené rovnako na vnútornej strane prvého hriadeľového segmentu 2. Druhá valcová posuvná jednotka 9 je umiestnená v blízkosti kĺbu 5 s konštantou rýchlosťou na vnútornej strane, takže obe valcové posuvné jednotky 8 a 9 sú priradené hriadeľovému segmentu 2 na vnútornej strane. Pri tomto variante uskutočnenia nepôsobia na medziložisko 7 žiadne axiálne sily.

Naproti tomu je prvá valcová posuvná jednotka 8 pri variante uskutočnenia podľa obrázka 4c umiestnená k ďalšiemu hriadeľovému segmentu 3 umiestnená na odvrátenej strane a je v prevrátenej pozícii blízko pri stredovom kĺbe 4, zatiaľ čo druhá valcová posuvná jednotka 9 je umiestnená v blízkosti kĺbu 5 s konštantnou rýchlosťou na vnútornej strane. Pri tomto variante uskutočnenia možno medziložisko 7 umiestniť buď napevno na vnútornej strane prvého hriadeľového segmentu 2, alebo v blízkosti stredového kĺbu 4 na čape 8c prvej valcovej posuvnej jednotky 8.

Pri variantoch uskutočnenia podľa obrázka 4d a 4e je zakaždým jedna valcová posuvná jednotka 8 umiestnená v blízkosti stredového kĺbu 4, zatiaľ čo druhá valcová posuvná jednotka 9 sa nachádza v blízkosti pevného kĺbu 6 s konštantnou rýchlosťou na odvrátenej strane. Pri variante uskutočnenia podľa obrázka 4d môže byť medziložisko 7 umiestnené podobne ako pri variante uskutočnenia podľa obrázka 4c buď na pravej, alebo ľavej strane stredového kĺbu 4 na obrázku, zatiaľ čo na obrázku 4e je zobrazené jediné medziložisko 7, ktoré je umiestnené na ďalšom hriadeľovom segmente 3.

Vďaka zvláštnemu usporiadaniu oboch valcových posuvných jednotiek je umožnený vzájomný posun oboch hriadeľových segmentov 2 a 3 v pozdĺžnom smere proti sebe, čo je potrebné napríklad pri montáži kĺbového hriadeľa j_ do prevodovky a do zadnej nápravy prevodovky (diferenciálnej) už predtým namontovanej vo vozidle. K tomu môže dôjsť tak, že na výstupe prevodovky sa umiestni (nie je znázornené na obrázku) čap prevodovky, ktorý je po dĺžke ozubený, na ktorý sa pri montáži nasadí vnútorný piest 5b vnútorného kĺbu 5 s konštantnou rýchlosťou. Rovnakým spôsobom sa nasadí na čap zadného pohonu vnútorný piest 6b pevného kĺbu 6 s konštantnou rýchlosťou.

Posunovateľnosť po dĺžke počas prevádzky automobilu sa rovná vznikajúcim posunom po dĺžke prevo dovky vzhľadom na diferenciál, ako i prípadným vznikajúcim pozdĺžnym kmitom. Popri tom je posunovateľnosť potrebná aj pri demontáži, ako i pri opravách hriadeľa, ako i na vyrovnanie tolerancií medzi prevodovkou a diferenciálom.

Na príklade uskutočnenia podľa obrázka 4a kompenzuje prvá valcová posuvná jednotka 8 axiálne kmity, ktoré by mohli byť prenesené na kĺbový hriadeľ 1 zo strany prevodovky. Tým sa zaručí, že podobné axiálne kmity nebudú prenesené ani do stredového kĺbu 4, ani do medziložiska 7. Na základe napojenia prostredníctvom valivých telies dokáže prvá valcová posuvná jednotka 8 splniť túto funkciu aj pri veľmi veľkých momentoch točenia, prípadne i pri momentálnych nárazoch. Nevzniká tak žiadne axiálne blokovanie, ktoré je napríklad známe pri napojení drážkovaných hriadeľov. Rovnakým spôsobom sú kompenzované axiálne kmity prostredníctvom druhej valcovej posuvnej jednotky 9, ktoré by mohli byť eventuálne prenesené na kĺbový hriadeľ 1 zo zadnej nápravy prevodovky (diferenciálnej).

Úplné obojstranné axiálne oddelenie medziložiska 7 umožňuje axiálne veľmi pevné vyloženie tlmiča 7a. Takéto pevné vyloženie tlmiča 7a redukuje ničivé posuny medziložiska 7 alebo stredového pevného kĺbu 4 s konštantnou rýchlosťou za pôsobenia napríklad sily zrýchlenia.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Kĺbový hriadeľ s dvoma pevne krúti vo navzájom spojenými hriadeľovými segmentmi, ktoré sú spojené cez stredový kĺb skonštruovaný ako rovnobežný pevný kĺb, pričom na každom konci hriadeľového segmentu, ktorý je odvrátený od stredového kĺbu, je umiestnený rovnobežný pevný kĺb a s dvomi valcovými posuvnými jednotkami, vyznačujúci sa tým, že minimálne jedna valcová posuvná jednotka (8, 9), priradená k stredovému kĺbu (4) a umiestnená v jeho blízkosti, je vytvorená prostredníctvom na hriadeľovom segmente (2, 3) umiestnenej profilovej objímky (8e, 9e) s drážkami (8f, 9f) prebiehajúcimi v axiálnom smere a prostredníctvom čapu (8c, 9c) spojeného so stredovým kĺbom (4) s drážkami (8d, 9d) prebiehajúcimi v axiálnom smere a v usporiadaných guľôčkach (8b, 9b) prenášajúcich moment točenia v navzájom priradených dvojiciach drážok (8f, 8d), (9f, 9d), pričom aspoň jedna valcová posuvná jednotka (8, 9) vykazuje viazací prostriedok (8g, 9g) na ohraničenie axiálnej posuvnej dráhy guľôčok (8b, 9b) a/alebo klietky ložiska (8a, 9a), ktorá ich vedie, a kde axiálna cesta guľôčok (8b, 9b) v smere k stredovému kĺbu (4) je ohraničená šikmým vyústením drážok čapu (8d, 9d).
2. 2. Kĺbový hriadeľ, najmä podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že oba hriadeľové segmenty (2, 3) sú axiálnym smerom k sebe navzájom pohyblivé.
3. 3. Kĺbový hriadeľ podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že má vytvorené dve valcové posuvné jednotky (8, 9), ktoré sú priradené k stredovému kĺbu (4) a sú umiestnené v jeho blízkosti.
4. 4. Kĺbový hriadeľ podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že jedna z týchto dvoch valcových posuvných jednotiek (8, 9) je priradená stredovému kĺbu (4) a je umiestnená v jeho blízkosti a druhá z týchto dvoch valcových posuvných jednotiek (9, 8) je priradená k jednému z rovnobežných pevných kĺbov (5, 6) na konci hriadeľového segmentu (2, 3) a je umiestnená blízko neho.
5. 5. KÍbový hriadeľ podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že sú obe valcové posuvné jednotky (8, 9) priradené tomu istému hriadeľovému segmentu (2, 3).
6. 6. KÍbový hriadeľ podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že sú obe valcové posuvné jednotky (8, 9) priradené rôznym hriadeľovým segmentom (2, 3).
7. 7. KÍbový hriadeľ podľa jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že oba hriadeľové segmenty (2, 3) sú aspoň podľa oblasti vytvorené rúrkovo, pričom sú rovnobežné pevné kĺby (5, 6) na konci hriadeľového segmentu (2, 3), ktorý sa nachádza na odvrátenej strane stredového kĺbu (4), spojené vždy so svojimi vonkajšími piestami (5a, 6a) s hriadeľovými segmentmi (2, 3).
8. 8. KÍbový hriadeľ podľa hociktorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že čap (9c) jednej valcovej posuvnej jednotky (9) je spojený s vnútorným piestom (4b) stredového kĺbu (4) a čap (8c) druhej valcovej posuvnej jednotky (8) je spojený s vonkajším piestom (4a) stredového kĺbu (4).
9. 9. KÍbový hriadeľ podľa hociktorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že čap (8c, 9c) minimálne jednej valcovej posuvnej jednotky (8, 9) je uložený v medziložisku (7).
10. 10. Valcová posuvná jednotka, predovšetkým pre kĺbový hriadeľ, podľa hociktorého z predchádzajúcich nárokov, s profilovou objímkou, na ktorej vnútornej strane sú aspoň podľa oblasti vytvorené vonkajšie dráhy, s čapom posuvným v axiálnom smere v profilovej objímke, na ktorého vonkajších plochách sú aspoň podľa oblasti vytvorené vnútorné dráhy, a s guľôčkami, ktoré sú usporiadané na prenos momentu točenia vždy do seba v pároch priradených vonkajších a vnútorných dráh, vyznačujúca sa tým, že profilová objímka (8e, 9e) je spojená prostredníctvom miesta zlomu (2a, 3a) so svorkovým segmentom (2b, 3b), ktorého vnútorný priemer je väčší alebo sa rovná vonkajšiemu priemeru profilovej objímky (8e, 9e).
11. 11. Valcová posuvná jednotka podľa nároku 10, vyznačujúca sa tým, že miesto zlomu (2a, 3a) je vytvorené ako usporiadaný spojovací priestor v radiálnom smere medzi vnútornou plochou profi- lovej objímky (8e, 9e) a vonkajšou plochou svorkového segmentu (2b, 3b).
12. 12. Valcová posuvná jednotka podľa hociktorého z nárokov 10 all, vyznačujúca sa tým, že miesto zlomu je vytvorené zúžením, zárezom, perforáciou alebo podobným oslabením materiálu.
13. 13. Valcová posuvná jednotka podľa hociktorého z nárokov 10 až 12, vyznačujúca sa 5 tým, že na profilovej objímke (8e, 9e), svorkovom segmente (2b, 3b) a/alebo na mieste zlomu (2a, 3a) je umiestnený poklop (8h, 9h) na uzatvorenie profilovej objímky (8e, 9e) v smere k svorkovému segmentu (2b, 3b).
14. 14. Valcová posuvná jednotka podľa nároku 13, vyznačujúca sa tým, že poklop (8h, 9h) je pripevnený prostredníctvom ďalšieho miesta zlomu (2a, 3a) na profilovej objímke (8e, 9e), svorkového 10 segmentu (2b, 3b) a/alebo na prvom mieste zlomu (2a, 3a).