SK288463B6

SK288463B6 - Homokinetický kĺb

Info

Publication number: SK288463B6
Application number: SK63-2011A
Authority: SK
Inventors: Martin Gecăťk
Original assignee: Comblax S. R. O.
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2017-06-02
Also published as: US9371864B2; SK632011A3; EP3617537A1; EP2724042A1; WO2013002743A1; US20140141893A1; EP2724042B1

Abstract

Homokinetický kĺb pozostáva zo vstupného hriadeľa (1), výstupného hriadeľa (2), troch ľavých sférických pák (4L), troch pravých sférických pák (4P) a stabilizačného mechanizmu (3). Stabilizačný mechanizmus (3) je vytvorený z troch stabilizačných segmentov (3.1), (3.2) a (3.3). Stabilizačné segmenty majú obmedzené všetky stupne voľnosti okrem možnosti čiastočnej rotácie okolo osi stabilizačného mechanizmu (3). Ku každému stabilizačnému segmentu (3.1), (3.2) alebo (3.3) je prostredníctvom svorníka (6), dvoch skupín valivých elementov (8) a dištančného krúžku (12) pripojená jedna sférická páka (4L) a jedna sférická páka (4P) tak, že sa môžu otáčať iba okolo osi svorníka (6). Vstupný hriadeľ (1) nesie na svojom tele tri ramená (1.1), (1.2) a (1.3). Výstupný hriadeľ (2) nesie na svojom tele tri ramená (2.1), (2.2) a (2.3). V ramenách oboch hriadeľov sú vytvorené vonkajšie valivé dráhy pre skupiny valivých elementov (9), ktoré plnia funkciu radiálno-axiálnych ložísk. Vstupný hriadeľ (1) je pripojený k zostave stabilizačného mechanizmu a sférických pák prostredníctvom troch svorníkov (7), ktoré prechádzajú radiálno-axiálnymi ložiskami v ramenách hriadeľa (1.1), (1.2) a (1.3) a sú ukotvené do výstupkov na sférických pákach (4P). Výstupný hriadeľ je pripojený rovnakým spôsobom.

Description

Oblasť techniky

Predmetom vynálezu je homokinetický kĺb. Vynález rieši prenos otáčok a krútiaceho momentu z jedného hriadeľa na druhý hriadeľ tak, aby otáčky a uhlová rýchlosť na vstupnom a výstupnom hriadeli boli vždy rovnaké pri rôznych hodnotách uhla, ktorý oba hriadele navzájom môžu zvierať. Podmienka rovnakých uhlových rýchlostí je základnou podmienkou na klasifikáciu kĺbu ako kĺbu homokinetického. Vynález sa týka tzv. fixného typu homokinetického kĺbu, kde každý z hriadeľov má fixovanú polohu vzhľadom na stredový bod kĺbu a nemôže sa pohybovať v axiálnom smere pozdĺž svojej osi.

Doterajší stav techniky

S problémom vzájomného spojenia dvoch rotujúcich hriadeľov tak, aby sa prenášala energia a otáčky z jedného hriadeľa na hriadeľ druhý, sa v strojárstve dá stretúť prakticky od jeho vzniku po dnešok. Vzájomná poloha hriadeľov môže byť rôzna a pre tieto rôzne polohy hriadeľov existujú adekvátne riešenia na ich vzájomne spojenie.

Jednou z najčastejšie sa vyskytujúcich situácií je situácia, keď sa os hnacieho (tiež vstupného) hriadeľa pretína v jednom bode s osou hnaného (tiež výstupného) hriadeľa, uhol medzi oboma osami hriadeľov je počas prevádzky stroja premenlivý a hriadele sa nemôžu pohybovať v smere od alebo do stredu kĺbu. Typickým príkladom takého typu spojenia je homokinetický kĺb v prednej náprave automobilu s predným náhonom, ktorý spája hriadeľ predného kolesa s poloosou, vystupujúcou z prevodovky automobilu.

Prvým použiteľným typom kĺbu pre tento druh spojenia dvoch hriadeľov bol zrejme kĺb talianskeho vynálezcu Girolama Cardana zo 16. storočia a jeho zdokonalenie Róbertom Hookom zo 17. storočia. Univerzálne kĺby, založené na myšlienkach týchto dvoch ranonovovekých vedcov, sa používajú dodnes, najmä v poľnohospodárskych strojoch, nákladných automobiloch atď. Nevýhodou kĺbov tejto konštrukcie je fakt, že uhlová rýchlosť na výstupnom hriadeli sa líši od uhlovej rýchlosti na výstupe cyklicky počas každej jednej otáčky a je závislá od vzájomného uhla hriadeľov. Podmienku rovnakých uhlových rýchlostí možno pri tomto konštrukčnom riešení splniť tak, že sa použijú dva kĺby po sebe uložené tak, že uhol vstupného hriadeľa a osi kĺbu bude vždy rovnaký ako uhol osi kĺbu a výstupného hriadeľa. V praxi je však problém dosiahnuť rovnaké uhly a preto sa tieto typy kĺbov používajú len v aplikáciách, kde homokinetickosť nie je kritickou vlastnosťou.

Najčastejšie používaným typom homokinetického kĺbu je dnes s veľkou pravdepodobnosťou kĺb tzv. Rzeppovho typu alebo „Balí Type CVJ“ (CVJ znamená Constant Velocity Joint - KÍb konštantnej uhlovej rýchlosti). Väčšina dnešných riešení je viac-menej založená na amerických patentoch US 1 665 280 z roku 1927, US 1 916 442 z roku 1929, US 2 010 899 z roku 1933 alebo na ďalších patentoch toho istého pôvodcu.

Konštrukcia tohto typu kĺbu je založená na spravidla šiestich guľôčkach, ktoré sa odvaľujú v dráhach polkruhového prierezu, ktoré sú vytvorené na vonkajšom guľovitom povrchu vstupného hriadeľa a ležia v rovinách, prechádzajúcich osou hriadeľa. Výstupný hriadeľ ma vytvorené podobné drážky, ktoré sa však nachádzajú na vnútornom povrchu guľovej dutiny výstupného hriadeľa. Každá guľôčka sa dotýka drážky na vnútornom hriadeli a zároveň drážky na vonkajšom hriadeli. Veľmi dôležitou súčasťou tohto kĺbu je aj masívna kovová klietka, ktorej úlohou je držať stredy guľôčok v homokinetickej rovine. Každá z guľôčok sa v jednom okamihu dotýka dráhy na vnútornom hriadeli, dráhy na vonkajšom hriadeli a niektorej z plôch otvorov, umiestnených na masívnej klietke. Veľkou nevýhodou tohto typu kĺbu je fakt, že celé zaťaženie, ktoré sa prenáša kĺbom, sa vlastne prenáša iba kontaktom medzi guľôčkou a vonkajšou a vnútornou valivou dráhou. Vzhľadom na malý počet guľôčok je napätie v kontaktných miestach veľmi vysoké a jeho veľkosť výrazne limituje maximálny prenášaný výkon a životnosť celého kĺbu. Odvaľovanie guľôčok v dráhach nie je len valivého charakteru, ale každá guľôčka sa musí natáčať aj okolo osi, kolmej na os hriadeľa. Dochádza tu k preklzavaniu guľôčky proti dráham a tým aj k vzniku trenia. Ďalším miestom na vznik trenia je kontakt guľôčky a klietky, kde vždy vzniká iba klzné trenie. Podiel klzného trenia v tomto type kĺbu je dosť vysoký a prejavuje sa hlavne výraznou produkciu tepla pri vyšších uhloch sklopenia kĺbu. Klietka je pre tento typ nevyhnutná. Bez nej by kĺb nebol schopný pracovať. Od kvality klietky a kvality jej uloženia v tomto kĺbe závisí jeho homokinetickosť. A keďže klietka musí mať určité vôle, kĺb tohto typu vlastne nie je 100 % homokinetický. Ďalšou veľkou nevýhodou tohto typu kĺbu je nulová tolerancia kĺbu k axiálnym silám. KÍb nie je schopný prenášať žiadne axiálne zaťaženie. Výroba kĺbu je náročná, pretože si vyžaduje špeciálne stroje na výrobu a brúsenie valivých dráh v dutine guľovitého tvaru.

Okrem spomenutých typov kĺbov bolo vyvinutých veľké množstvo viac alebo menej homokinetických riešení, ktoré sa buď neujali vôbec, alebo sa používajú veľmi zriedkavo. Medzi ne sa môžu zaradiť napr. kĺby typu Tracta, reprezentované napr. dokumentom FR 652829, kĺby typu Bendix-Weiss, reprezentované napr. dokumentom DE 1 800 012 a pod.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je nový princíp a technické riešenie homokinetického kĺbu, odlišné od bežne používaných riešení. Cieľom vynálezu je odstrániť hlavné nedostatky dnes známych riešení a vytvoriť jednoduchý, spoľahlivý a skutočne homokinetický kĺb.

Pred vysvetlením podstaty vynálezu je potrebné uviesť niekoľko odborných termínov z teórie homokinetických kĺbov. Jedným z najdôležitejších termínov je pojem homokinetická rovina. Je to pomyselná rovina, ktorá je kolmá na rovinu, v ktorej momentálne ležia osi oboch hriadeľov a ktorá zároveň delí uhol, ktorý zvierajú obidva hriadele na dve presne rovnaké polovice. Homokinetický bod alebo centrálny bod kĺbu je bod v priesečníku osi obidvoch hriadeľov. Homokinetickosť kĺbu je schopnosť preniesť uhlové natočenie a uhlovú rýchlosť vstupného hriadeľa na výstupný hriadeľ exaktne, presne a bez akejkoľvek odchýlky v rýchlosti alebo polohe pri každej hodnote uhla, ktorý počas svojej práce môžu obidva hriadele navzájom zvierať.

Homokinetický kĺb podľa tohto vynálezu pozostáva zo vstupného a výstupného hriadeľa a niekoľkých dvojíc sférických pák. Na každom z hriadeľov sú vytvorené uzly na rotačné pripojenie sférickej páky. Každý z hriadeľov nesie toľko rotačných uzlov (ložísk), koľko je v kĺbe použitých dvojíc sférických pák. Os, okolo ktorej sa každá pripojená sférická páka môže otáčať, zviera s osou hriadeľa nejaký uhol a prechádza centrálnym bodom kĺbu - homokinetickým bodom (obr. 1).

Sférická páka je teleso vytvorené z časti pomyselnej guľovej plochy určitej hrúbky. Na jednom konci sférickej páky je vytvorený uzol na rotačné spojenie s hriadeľom. Na druhom konci sférickej páky je vytvorený uzol na rotačné spojenie s druhou sférickou pákou z dvojice. Osi oboch rotačných uzlov na každej jednej sférickej páke zvierajú uhol γ, ležia v jednej rovine a navzájom sa pretínajú (obr. 2). Uhol γ, ktorý zvierajú osi oboch rotačných uzlov, by mal byť rovnako veľký na každej páke. Na obrázkoch 3, 4 a 5 je znázornený kĺb, zostavený zo spomenutých komponentov. Ideálne správanie sa tohto mechanizmu pri pokuse natočiť jeden hriadeľ proti druhému je znázornené na obrázkoch 4 a 5. Odborníkovi je však zrejmé, že dvojice pák, rotačné ukotvené v oboch hriadeľoch, majú väčší počet stupňov voľnosti a nedokážu zabrániť vzájomnému pootočeniu hriadeľov preto, lebo vždy existuje nekonečne veľa možností, ako zaujať nejakú polohu v priestore tak, aby vzájomné pootočenie hriadeľov bolo možné. Na obrázkoch 6 a 7 je zobrazené skutočné správanie sa tohto mechanizmu.

Na zabránenie vzájomného pootočenia hriadeľov je potrebné nejakým spôsobom zafixovať spoločnú rotačnú os každej dvojice sférických pák ku homokinetickej rovine tak, aby každá spoločná rotačná os vždy ležala v homokinetickej rovine. Túto úlohu bude v kĺbe podľa tohto vynálezu plniť stabilizačný mechanizmus alebo skrátene stabilizátor.

Stabilizačný mechanizmus kĺbu podľa tohto vynálezu je umiestnený v priestore medzi vstupným a výstupným hriadeľom a pozostáva z rovnakého počtu segmentov, ako je počet dvojíc sférických pák (obr. 8). Stabilizačné segmenty majú jednu spoločnú rotačnú os, okolo ktorej sa môžu vzájomne pootočiť (obr. 9). Uhly z/;, η₂, //; nie sú konštantné, ale v priebehu jednej otáčky hriadeľov môžu meniť svoje veľkosti. Každý stabilizačný segment je rotačné spojený s jednou dvojicou sférických pák tak, že spoločná rotačná os sférických pák pretína spoločnú rotačnú os stabilizačných segmentov (obr. 10). Funkcia stabilizačného mechanizmu je veľmi jednoduchá.Na obrázku 6 je vidno, že pri pootočení vstupného hriadeľa proti výstupnému hriadeľu má spoločná rotačná os každej dvojice sférických pák snahu odkloniť sa od homokinetickej roviny. Ak by každá dvojica sférických pák bola vybavená stabilizačným segmentom podľa obrázka 9 a segmenty by neboli navzájom zviazané, každý stabilizačný segment by menil svoju polohu vzhľadom na homokinetickú rovinu spolu s dvojicou sférických pák. Ak sa však spoja všetky stabilizačné segmenty tak, že sa im obmedzia všetky stupne voľnosti a ponechá sa im iba možnosť vzájomného pootočenia okolo jedinej osi, zafixujú sa všetky spoločné rotačné osi dvojíc sférických pák v jednej rovine. A keďže každá sférická páka na jednej strane homokinetickej roviny má rovnakú uhlovú dĺžku (t. j. uhol γ medzi oboma rotačnými osami je na každej páke rovnaký) ako ostatné sférické páky na druhej strane homokinetickej roviny, budú spoločné rotačné osi sférických pák ležať vždy v homokinetickej rovine a vzájomné pootočenie Φ oboch hriadeľov nebude možné. Takto koncipovaný kĺb bude teda homokinetický (obr. 11a obr. 12).

Pri vzájomnom vyosení hriadeľov o uhol a dôjde k zmene uhlov z/;, η₂, η₃, ktoré medzi sebou zvierajú stabilizačné segmenty. Tieto uhly sa počas jednej rotácie kĺbu s vyosenými hriadeľmi budú cyklicky meniť budú sa zväčšovať alebo zmenšovať. Táto vlastnosť kĺbu je zobrazená (obr. 13 až obr. 15).

Každá z dvojíc sférických pák doteraz opisovaného kĺbu mala jednu spoločnú rotačnú os, ktorá bola pevne fixovaná k jednému zo segmentov stabilizačného zariadenia. Na dosiahnutie požadovaného efektu stabilizácie polohy sférických pák k homokinetickej rovine nie je nevyhnutne nutné, aby každá dvojica sférických pák mala jednu spoločnú rotačnú os. Nie je teda nevyhnutne nutné, aby rotačná os sférickej páky ležala priamo v homokinetickej rovine, ale je nevyhnutne nutné dosiahnuť to, aby uhol, ktorý zviera rotačná os sférickej páky s homokinetickou rovinou, bol konštantný. Tento predpoklad, použitý v konštrukcii kĺbu, umožní vytvoriť kĺb rozmerovo úspornejší ako v predchádzajúcom prípade. V takto koncipovanom kĺbe každý stabilizačný segment nesie namiesto jednej spoločnej rotačnej osi pre obe páky dve samostatné rotačné osi. Každá páka sa proti stabilizačnému segmentu otáča okolo svojej vlastnej osi (obr. 16). Obidve osi na stabilizačnom segmente, okolo ktorých sa obe sférické páky otáčajú, ležia v jednej rovine, navzájom sa pretínajú a ich priesečníkom, ktorým je centrálny bod kĺbu, prechádza spoločná rotačná os všetkých stabilizačných segmentov. Všetky tri osi na každom stabilizačnom segmente by mali ležať v jednej rovine, nie je to však nevyhnutne nutné. Nevyhnutne nutné je, aby poloha všetkých troch rotačných osí na stabilizačnom segmente bola pevná. Na obrázku 17 sú znázornené základné časti stabilizačného mechanizmu v explodovanom a zloženom stave. Na obrázku 18 je znázornená táto verzia kĺbu v explodovanom pohľade a na obrázku 19 je pohľad spredu a pohľad zboku na tento kĺb v stave, keď sú oba hriadele súosové a v stave, keď hriadele zvierajú uhol a. Cyklická zmena uhlov medzi stabilizačnými segmentmi počas jednej otáčky kĺbu s vyosenými hriadeľmi je v tejto verzii podobná ako pri predchádzajúcej verzii kĺbu. Spoločným znakom doteraz opísaných verzií kĺbu bolo to, že všetky rotačné osi všetkých pák prechádzali jedným spoločným bodom, ktorým bol centrálny bod kĺbu. Pri opise spôsobu fixácie rotačnej osi sférickej páky k homokinetickej rovine kĺbu sa opísali dve možnosti - prvou bola možnosť, že rotačné osi dvoch pák boli koaxiálne a ležali priamo v homokinetickej rovine a druhou bola možnosť, že rotačné osi dvoch pák sa navzájom pretínali v centrálnom bode kĺbu a každá z nich bola odklonená od homokinetickej roviny o pevne daný uhol. Ďalšou možnosťou je situácia, keď sa rotačné osi dvoch sférických pák nepretínajú vôbec. Konštrukcia takéhoto typu kĺbu je takmer identická s predchádzajúcim kĺbom s tým rozdielom, že každý stabilizačný segment nesie dve rotačné osi na pripojenie sférických pák, ktoré sa však nepretínajú v jednom bode, ale ktoré sú rovnobežné. Každá rotačná os na pripojenie sférickej páky sa pretína s rotačnou osou stabilizačného segmentu v jednom bode. Takto koncipovaný klb má teda dva centrálne body kĺbu a zároveň dve homokinetické roviny (obr. 20). Na obrázku 21 sú znázornené základné časti stabilizačného mechanizmu tejto verzie kĺbu v explodovanom a zloženom stave. Na obrázku 22 je znázornený explodovaný pohľad na kĺb a na obrázku 23 je pohľad spredu a pohľad zboku na tento kĺb v stave, keď sú oba hriadele súosové a v stave, keď hriadele zvierajú uhol a. Cyklická zmena uhlov medzi stabilizačnými segmentmi počas jednej otáčky kĺbu s vyosenými hriadeľmi je v tejto verzii podobná ako pri oboch predchádzajúcich verziách kĺbov.

Na kĺb z obrázka 22 sa môže aplikovať rovnaká myšlienka ako pri kĺbe z obrázka 19. Môžu sa odkloniť rotačné osi sférických pák, nesené stabilizačným segmentom, o určitý pevný uhol od každej z homokinetických rovín. Takto upravené stabilizačné segmenty sú znázornené na obrázkoch 24 a 25. Na obrázku 26 je znázornený tento kĺb v explodovanom stave. Na obrázku 27 je kĺb zobrazený spredu a zboku v stave, keď sú oba hriadele súosové a v stave, keď hriadele zvierajú uhol a. Cyklická zmena uhlov medzi stabilizačnými segmentmi počas jednej otáčky kĺbu s vyosenými hriadeľmi je vlastnosťou aj tejto verzie.

Je možné zostaviť ešte jednu verziu kĺbu, podobnú tomu na obrázku 27, ktorá bude mať priesečník rotačných osí sférických pák na každom segmente nad rotačnou osou stabilizačného mechanizmu. Obrázky 28 až 31 opisujú takto konštruovaný kĺb podrobnejšie. Takto koncipovaný kĺb môže byť v porovnaní s dosiaľ uvedenými koncepciami menší a kompaktnej ší.

Počet dvojíc sférických pák doteraz opísaných kĺbov bol tri. Počtu dvojíc sférických pák zodpovedala aj podoba hriadeľov - všetky hriadele mali tri ramená s tromi uzlami na pripojenie sférických pák. Je však možné vytvoriť kĺby, kde počet dvojíc sférických pák a teda aj ramien hriadeľov bude väčší alebo menší ako tri.

Pre kĺby s počtom dvojíc sférických pák väčším ako tri platia rovnaké konštrukčné možnosti ako pri doteraz opísaných konštrukciách s troma dvojicami sférických pák. Dôležitým kritériom je vzájomná poloha sférických pák v každej dvojici. Ako sa už opísalo, rotačné osi dvojice pák môžu byť koaxiálne, môžu sa navzájom pretínať v centrálnom bode kĺbu, môžu byť paralelné a nepretínať sa vôbec alebo môžu sa navzájom pretínať, ale ich priesečník neleží na osi stabilizačného mechanizmu. KÍb so štyrmi dvojicami sférických pák, ktorých rotačné osi sa pretínajú v centrálnom bode kĺbu, je znázornený na obrázkoch 32 a 33.

Každá dvojica sférických pák vytvára geometrický obrazec s tvarom šípky, podobný písmenu „V“, kde hrot šípky ukazuje na stabilizačný segment. Keďže je v kĺbe viacej takýchto šípok, môžu byť usporiadané rôznym spôsobom. Na obrázku 34 sú v rozvinutom pohľade znázornené štyri dvojice pák, ktoré majú zhodnú geometrickú orientáciu. Na obrázku 35 sú opäť v rozvinutom pohľade znázornené štyri dvojice sférických pák, ktoré však majú striedavo opačnú geometrickú orientáciu. KÍb so striedavo opačnou geometrickou orientáciou sférických pák je znázornený v čiastočne explodovanom stave na obrázku 36. Ten istý kĺb je v náryse znázornený na obrázku 37 v dvoch stavoch - keď sú hriadele rovnobežné a v stave, keď hriadele zvierajú uhol a.

Je teda zrejmé, že je možné z takmer rovnakých komponentov postaviť principiálne totožné, ale vzhľadovo a koncepčne odlišné kĺby. Na obrázku 38 sú na porovnanie zobrazené dva kĺby, líšiace sa geometrickou orientáciou dvojíc sférických pák.

Z ekonomického aj z konštrukčného hľadiska by bolo zaujímavé zredukovať počet dvojíc sférických pák len na dve. Redukované na dva by boli zároveň aj počty ramien na každom z hriadeľov a počet segmentov stabilizačného mechanizmu. Jeden z možných tvarov tohto kĺbu je zobrazený na obrázku 39. Je možná predstava, že hriadeľ, zobrazený vpravo je pevne upnutý a nemôže sa otáčať. Druhým hriadeľom (ľavým) sa začne pomaličky otáčať. Na obrázkoch 40a až 40e je znázornené v niekoľkých krokoch správanie sa tohto kĺbu a zmena vzájomných polôh jeho častí. Môže sa povedať, že kĺb, zobrazený na obrázku 39, nie je stabilizovaný, pretože nezabráni vzájomnému pootočeniu vstupného a výstupného hriadeľa. Je zrejmé, že rovina, ku ktorej sú fixované oba segmenty, má premenlivú polohu a nie je totožná s rovinou homokinetickou. Je potrebné do tejto konštrukcie kĺbu vložiť navyše jednu funkciu, ktorá pri kĺboch s počtom sférických pák rovnajúcim sa trom a viac, nebola nutná. V kĺboch s počtom dvojíc sférických pák tri a viac sa stabilizačný účinok stabilizačného mechanizmu prejavuje tak, že v každej dvojici stabilizačných pák jedna páka zviera s homokinetickou rovinou rovnaký uhol, ako zviera s homokinetickou rovinou druhá páka z tejto dvojice. Homokinetická rovina sa v týchto kĺboch tvári ako zrkadlo - poloha sférických pák na jednej strane homokinetickej roviny je zrkadlovým obrazom polohy sférických pák na druhej strane homokinetickej roviny. Do kĺbu s počtom dvojíc sférických pák rovnajúcim sa dvom je teda potrebné vložiť funkciu zrkadlovej polohy sférických pák vzhľadom na homokinetickú rovinu. Znamená to, že pohyb jednej sférickej páky z dvojice musí byť proporcionálne zviazaný s druhou sférickou pákou z tej istej dvojice. Uhol e,, o ktorý sa odkloní jedna sférická páka z dvojice od homokinetickej roviny, musí mať rovnakú veľkosť ako uhol e₂, o ktorý sa odkloní od homokinetickej roviny druhá sférická páka z tej istej dvojice. Existuje množstvo technických riešení, ktoré sú schopné zabezpečiť zrkadlový a proporčný pohyb dvoch telies. V prípade tohto kĺbu je výhodné použiť ozubený prevod s prevodovým pomerom 1 : 1 tak, že ozubenie bude priamo integrované alebo pevne spojené so sférickými pákami v mieste, kde sú obe sférické páky jednej dvojice najbližšie. Na obrázku 41 je znázornená jedna dvojica sférických pák s príslušným segmentom stabilizačného mechanizmu kĺbu z obrázka 39, kde je každá z dvojice sférických pák vybavená ozubenou časťou a obe ozubené časti sú v zábere. Na obrázku 42 je zobrazený kĺb s dvomi dvojicami ozubených sférických pák v podobných pohľadoch ako pri opísaných kĺboch. Funkciu, ktorú v tomto kĺbe plní ozubenie, možno realizovať okrem rôznych typov ozubenia napríklad vačkovým prevodom a pod.

Podľa vzájomnej polohy a usporiadania sférických pák a segmentov stabilizačného mechanizmu je možné aj kĺb s dvoma dvojicami sférických pák vytvoriť ako kĺb, kde rotačné osi dvojice pák môžu byť koaxiálne, môžu sa navzájom pretínať v centrálnom bode kĺbu, môžu byť paralelné a nepretínať sa vôbec alebo sa môžu navzájom pretínať, ale ich priesečník neleží na osi stabilizačného mechanizmu. KÍb s paralelne usporiadanými rotačnými osami je znázornený na obrázkoch 43 a 44. Aj pri tomto type kĺbu, podobne ako pri kĺbe so štyrmi dvojicami sférických pák, je možné smery pomyselných šípok, ktoré sú vytvorené každou dvojicou sférických pák, zoradiť tak, aby šípky mali orientáciu jednosmernú alebo aby smerovali proti sebe. KÍb, v ktorom sú tieto šípky orientované proti sebe, je znázornený na obrázkoch 45 a 46. Možnou nevýhodou tohto ostatného riešenia je nutnosť vyváženia tohto kĺbu vzhľadom na os rotácie z dôvodu nerovnomerného rozloženia hmôt v kĺbe.

Vo všetkých dosiaľ opísaných verziách kĺbov podľa tohto vynálezu sa v stabilizačnom mechanizme nachádzal aspoňjeden segment s čapom alebo samostatný čap, okolo ktorého sa otáčali ostatné segmenty stabilizačného mechanizmu. Na obrázku 47 je znázornený kĺb so zjednodušeným stabilizačným mechanizmom, tvoreným jednoduchým krúžkom s drážkou na vonkajšej valcovej ploche, v ktorej sa pohybujú výstupky, umiestnené na spodnej strany segmentov. Všetky segmenty tak môžu byť rovnaké. Na obrázku 48 je zobrazený podobný kĺb, ktorého stabilizačný mechanizmus však tvorí krúžok s drážkou na vnútornej valcovej ploche. Segmenty stabilizačného mechanizmu majú výstupky vytvorené na hornej strane a prostredníctvom týchto výstupkov sa môžu pohybovať v drážke tohto krúžku. Výhodou takto usporiadaného kĺbu je voľný priestor v strede kĺbu, ktorým by mohli byť vedené napr. elektrické káble, rozvody kvapalín, časti iných mechanizmov a podobne.

Hlavnou výhodou homokinetického kĺbu podľa tohto vynálezu je tvarová jednoduchosť jednotlivých jeho častí a nízke výrobné náklady, najmä v porovnaní s dnes azda najrozšírenejšími kĺbmi tzv. Rzeppovho typu alebo „Balí Type CVJ“. Na rozdiel od tejto najrozšírenejšej koncepcie je kĺb podľa tohto vynálezu skutočne homokinetický, je schopný znášať axiálne zaťaženie a nie sú v ňom žiadne uzly s klzným trením. Je možné teda predpokladať výrazne vyššiu účinnosť tohto nového kĺbu a podstatne vyššiu životnosť. Ďalšou veľkou výhodou v porovnaní s dnes najviac rozšírenou koncepciou je výrazne vyššia hodnota uhla sklopenia hriadeľov, ktorá môže byť niekoľkonásobne vyššia, než je to obvyklé dnes.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 znázorňuje vstupný a výstupný hriadeľ homokinetického kĺbu v nárysom a bokorysnom pohľade v dvoch stavoch - keď sú osi oboch hriadeľov totožné a keď zvierajú uhol a.

Na obr. 2 je znázornená dvojica sférických pák s jednou spoločnou rotačnou osou.

Na obr. 3 je priestorový pohľad na základné komponenty kĺbu v explodovanom stave.

Obr. 4 zobrazuje nárys a bokorys kĺbu, zostaveného zo základných komponentov, v dvoch stavoch. Homokinetická rovina je označená písmenami HKP.

Na obr. 5 sú priestorové pohľady na kĺb z obr. 4 v dvoch stavoch.

Obr. 6 a obr. 7 zobrazuje základný kĺb v nežiaducich - skrútených polohách. Nežiaduce vzájomné pootočenie hriadeľov je označené písmenom Φ.

Na obr. 8 je medzi vstupný a výstupný hriadeľ vložený nový člen - stabilizačný mechanizmus.

Na obr. 9 vľavo je explodovaný pohľad na základne členy stabilizačného mechanizmu - stabilizačné segmenty. V pravej časti obrázka písmena z//, η₂, //; označujú uhly, ktoré medzi sebou zvierajú rotačné osi, nesené stabilizačnými segmentmi.

Na obr. 10 sú zobrazené tri základné stabilizačné segmenty, každý s nasadenou dvojicou sférických pák.

Na obr. 11 je v dvoch stavoch v náryse a bokoryse zobrazený kĺb s implementovaným stabilizačným mechanizmom. Hodnota vzájomného pootočenia hriadeľov Φ sa rovná nule.

Na obr. 12 je zobrazený ten istý kĺb ako na obr. 11, ale v dvoch priestorových pohľadoch.

Na obr. 13 až 15 sú zobrazené fázy pohybu jednotlivých členov kĺbu počas otáčania vstupného hriadeľa v priebehu jeho jednej celej otáčky. Krok medzi jednotlivými fázami je 30°. Uhol otočenia vstupného hriadeľa je označený písmenom τ.

Na obr. 16 sú znázornené stabilizačné segmenty, na ktorých rotačné osi sférických pák neležia v homokinetickej rovine, ale sa pretínajú v jednom spoločnom bode, ležiacom na osi stabilizačného mechanizmu.

Na obr. 17 vľavo je explodovaný pohľad na tri stabilizačné segmenty kĺbu z obr. 16. V pravej časti je ten istý, ale neexplodovaný pohľad.

Na obr. 18 je v priestorovom explodovanom pohľade zobrazený homokinetický kĺb, v ktorom sa rotačné osi sférických pák, nesené stabilizačnými segmentmi, pretínajú na osi stabilizačného mechanizmu.

Obr. 19 predstavuje v náryse a bokoryse kĺb z obr. 18 v neexplodovanom tvare. Zobrazený je stav, keď osi vstupného a výstupného hriadeľa sú totožné a stav, keď sa tieto osi pretínajú.

Obr. 20 zobrazuje tri stabilizačné segmenty, na ktorých sú rotačné osi sférických pák rovnobežné a s osou stabilizačného mechanizmu sa pretínajú v dvoch bodoch.

Na obr. 21 vľavo je explodovaný pohľad na tri stabilizačné segmenty kĺbu z obr. 20. V pravej časti je ten istý, ale neexplodovaný pohľad.

Na obr. 22 je v priestorovom explodovanom pohľade zobrazený homokinetický kĺb, v ktorom sa rotačné osi sférických pák, nesené stabilizačnými segmentmi, navzájom nepretínajú, ale sú rovnobežné.

Obr. 23 predstavuje v náryse a bokoryse kĺb z obr. 22 v neexplodovanom tvare. Zobrazený je stav, keď osi vstupného a výstupného hriadeľa sú totožné a stav, keď sa tieto osi pretínajú. Písmenami HKP_; je označená prvá homokinetická rovina, písmenami HKP₂ je označená druhá homokinetická rovina.

Obr. 24 zobrazuje tri stabilizačné segmenty, na ktorých sa rotačné osi sférických pák pretínajú pod osou stabilizačného mechanizmu.

Na obr. 25 vľavo je explodovaný pohľad na tri stabilizačné segmenty kĺbu z obr. 24. V pravej časti je ten istý, ale neexplodovaný pohľad.

Na obr. 26 je v priestorovom explodovanom pohľade zobrazený homokinetický kĺb, obsahujúci stabilizačné segmenty a sférické páky v konfigurácii, opísanej na obr. 24 a 25.

Obr. 27 predstavuje v náryse a bokoryse kĺb z obr. 26 v neexplodovanom tvare. Zobrazený je stav, keď osi vstupného a výstupného hriadeľa sú totožné a stav, keď sa tieto osi pretínajú. Písmenami IIKPi je označená prvá homokinetická rovina, písmenami HKP₂ je označená druhá homokinetická rovina.

Na obr. 28 sú zobrazené segmenty stabilizačného mechanizmu, ktoré nesú sférické páky tak, že ich rotačné osi sa pretínajú nad osou stabilizačného mechanizmu.

Na obr. 29 vľavo je explodovaný pohľad na tri stabilizačné segmenty kĺbu z obr. 28. V pravej časti je ten istý, ale neexplodovaný pohľad.

Obr. 30 predstavuje explodovaný priestorový pohľad na homokinetický kĺb, obsahujúci stabilizačné segmenty a sférické páky, opísané na obr. 28 a 29.

Obr. 31 predstavuje v náryse a bokoryse kĺb z obr. 30 v neexplodovanom tvare. Zobrazený je stav, keď osi vstupného a výstupného hriadeľa sú totožné a stav, keď sa tieto osi pretínajú. Písmenami HKP/ je označená prvá homokinetická rovina, písmenami HKP₂ je označená druhá homokinetická rovina. Oproti predchádzajúcim verziám kĺbu sú pri tejto verzii kĺbu polohy homokinetických rovín navzájom vymenené.

Obr. 32 prvýkrát predstavuje homokinetický kĺb s počtom dvojíc sférických pák rovnajúcim sa štyrom.

Obr. 33 predstavuje v náryse a bokoryse kĺb z obr. 32 v neexplodovanom tvare. Zobrazený je stav, keď osi vstupného a výstupného hriadeľa sú totožné a stav, keď sa tieto osi pretínajú. Písmena HKP označujú homokinetickú rovinu tohto kĺbu.

Na obr. 34 je zobrazená rovnaká geometrická orientácia dvojíc sférických pák.

Na obr. 35 je zobrazená striedavo opačná geometrická orientácia dvojíc sférických pák.

Na obr. 36 je znázornený v čiastočne explodovanom stave kĺb so striedavo opačnou geometrickou orientáciou sférických pák.

Obr. 37 predstavuje v náryse a bokoryse kĺb so striedavo opačnou geometrickou orientáciou sférických pák v neexplodovanom tvare. Zobrazený je stav, keď osi vstupného a výstupného hriadeľa sú totožné a stav, keď sa tieto osi pretínajú. Písmena HKP označujú homokinetickú rovinu tohto kĺbu.

Na obr. 38 sú zobrazené dve varianty homokinetického kĺbu, zostavené z identických komponentov (s výnimkou vstupného a výstupného hriadeľa). KÍb vľavo má rovnakú geometrickú orientáciu dvojíc sférických pák, kĺb na pravej strane má páky orientované striedavo opačne.

Na obr. 39 je v explodovanom aj zloženom stave zobrazený koncept kĺbu s počtom dvojíc sférických pák zredukovaným na dve.

Obr. 40a až obr. 40e zobrazujú fázy pohybu a polohy jednotlivých členov kĺbu s počtom dvojíc sférických pák zredukovaným na dve. Hriadeľ kĺbu na pravej strane je fixovaný, hriadeľ kĺbu na ľavej strane sa otáča s krokom 2° medzi každou zobrazenou fázou.

Na obr. 41 je zobrazená modifikácia dvojice sférických pák a príslušného stabilizačného segmentu, ktorej úlohou je zabezpečiť zrkadlovo proporčný pohyb oboch pák vzhľadom na homokinetickú rovinu. Rotačné osi sférických pák, nesených stabilizačnými segmentmi, sa pretínajú na osi stabilizačného mechanizmu.

Na obr. 42 je v náryse a bokoryse kĺb z obr. 39 a obr. 40a až 40e, v ktorom sú aplikované modifikované dvojice sférických pák z obr. 41.

Na obr. 43 je homokinetický kĺb s dvoma dvojicami sférických pák, osi ktorých sa na stabilizačnom segmente nepretínajú, ale sú rovnobežné.

Obr. 44 predstavuje v náryse a bokoryse kĺb z obr. 43 v neexplodovanom tvare. Zobrazený je stav, keď osi vstupného a výstupného hriadeľa sú totožné a stav, keď sa tieto osi pretínajú. Písmenami HKP_; je označená prvá homokinetická rovina, písmenami HKP₂ druhá homokinetická rovina.

Na obr. 45 je zobrazený homokinetický kĺb s dvoma dvojicami sférických pák, ktoré majú opačnú geometrickú orientáciu týchto dvojíc. Rotačné osi sférických pák, nesené stabilizačnými segmentmi, sa pretínajú na osi stabilizačného mechanizmu.

Obr. 46 predstavuje v náryse a bokoryse kĺb z obr. 45 v neexplodovanom tvare. Zobrazený je stav, keď osi vstupného a výstupného hriadeľa sú totožné a stav, keď sa tieto osi pretínajú. Písmená HKP označujú homokinetickú rovinu tohto kĺbu.

Na obr. 47 je znázornený kĺb so zjednodušeným stabilizačným mechanizmom, tvoreným jednoduchým krúžkom s vodiacou drážkou na segmenty na vonkajšej valcovej ploche.

Na obr. 48 je znázornený kĺb so zjednodušeným stabilizačným mechanizmom, tvoreným jednoduchým krúžkom s väčším priemerom s vodiacou drážkou na segmenty na vnútornej valcovej ploche.

Na obr. 49 je v niekoľkých pohľadoch znázornený stabilizačný mechanizmus pre kĺb s troma dvojicami sférických pák, ktoré sú usporiadané koaxiálne.

Obr. 50 predstavuje stabilizačný mechanizmus s nasadenými sférickými pákami, určený pre kĺb s troma dvojicami koaxiálne uložených sférických pák.

Na obr. 51 je v priestorovom, čiastočne explodovanom pohľade zobrazený homokinetický kĺb s troma dvojicami sférických pák, ktoré sú usporiadané koaxiálne.

Na obr. 52 je kĺb z obr. 50, zobrazený v zloženom stave.

Na obr. 53 je v niekoľkých pohľadoch znázornený stabilizačný mechanizmus pre kĺb s troma dvojicami sférických pák, kde osi každej dvojice sférických pák majú spoločný priesečník s osou stabilizačného mechanizmu.

Obr. 54 predstavuje stabilizačný mechanizmus s nasadenými sférickými pákami, určený pre kĺb s troma dvojicami sférických pák, kde osi každej dvojice sférických pák majú spoločný priesečník s osou stabilizačného mechanizmu.

Na obr. 55 je v priestorovom, čiastočne explodovanom pohľade zobrazený homokinetický kĺb so stabilizačným mechanizmom a sférickými pákami podľa obr. 53 a obr. 54.

Na obr. 56 je kĺb z obr. 55, zobrazený v zloženom stave.

Na obr. 57 je v niekoľkých pohľadoch znázornený stabilizačný mechanizmus pre kĺb s troma dvojicami sférických pák, kde osi každej dvojice sférických pák, nesené stabilizačným segmentom, sú paralelné.

Obr. 58 predstavuje stabilizačný mechanizmus s nasadenými sférickými pákami, určený pre kĺb s troma dvojicami sférických pák, kde osi každej dvojice sférických pák, nesené stabilizačným segmentom, sú paralelné.

Na obr. 59 je v priestorovom, čiastočne explodovanom pohľade zobrazený homokinetický kĺb so stabilizačným mechanizmom a sférickými pákami podľa obr. 57 a obr. 58.

Na obr. 60 je kĺb z obr. 59, zobrazený v zloženom stave.

Obr. 61 predstavuje stabilizačný mechanizmus pre homokinetický kĺb so štyrmi dvojicami sférických pák. Osi sférických pák, nesených jedným stabilizačným segmentom, sa pretínajú na osi stabilizačného mechanizmu.

Obr. 62 ukazuje spôsob uloženia sférických pák na stabilizačnom mechanizme podľa obr. 61.

Na obr. 63 je v explodovanom a zloženom pohľade zobrazený homokinetický kĺb so štyrmi dvojicami sférických pák s rovnakou geometrickou orientáciou každej dvojice.

Na obr. 64 je v explodovanom a zloženom pohľade zobrazený homokinetický kĺb so štyrmi dvojicami sférických pák so striedavo opačnou geometrickou orientáciou každej dvojice.

Na obr. 65 je zobrazený stabilizačný mechanizmus pre kĺb s dvoma dvojicami sférických pák, ktorých rotačné osi, nesené stabilizačným segmentom, sa pretínajú na osi stabilizačného mechanizmu.

Na obr. 66 je stabilizačný mechanizmus podľa obr. 65, osadený dvoma dvojicami sférických pák, každá s časťou vybavenou kužeľovým evolventým ozubením.

Na obr. 67 je v priestorovom, čiastočne explodovanom pohľade zobrazený homokinetický kĺb so stabilizačným mechanizmom a sférickými pákami podľa obr. 65 a obr. 66.

Na obr. 68 je kĺb z obr. 67, zobrazený v zloženom stave.

Na obr. 69 je zobrazený stabilizačný mechanizmus pre kĺb s dvoma dvojicami sférických pák, ktorých rotačné osi, nesené stabilizačným segmentom, sú rovnobežné.

Na obr. 70 je stabilizačný mechanizmus podľa obr. 69, osadený dvoma dvojicami sférických pák, každá s časťou vybavenou čelným evolventým ozubením.

Na obr. 71 je v priestorovom, čiastočne explodovanom pohľade zobrazený homokinetický kĺb so stabilizačným mechanizmom a sférickými pákami podľa obr. 69 a obr. 70.

Na obr. 72 je kĺb z obr. 71, zobrazený v zloženom stave.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Prvé uskutočnenie vynálezu je zobrazené na obr. 49 až obr. 52. Je to homokinetický kĺb, v ktorom sú použité tri dvojice sférických pák. Každú dvojicu sférických pák tvorí jedna páka 4L, umiestnená bližšie ku stredu kĺbu a jedna páka 4R, ktorá je umiestnená nad pákou 4L. Každá sférická páka (4L aj 4R) je jedným svojím koncom rotačné spojená s hriadeľom 1 alebo 2 a druhým koncom so stabilizačným mechanizmom 3. Obe osi rotačných uzlov a4.1 a a4.2, okolo ktorých sa sférická páka 4L alebo 4R otáča vzhľadom na vstupný hriadeľ 1 alebo výstupný hriadeľ 2, sa navzájom pretínajú a ležia v jednej rovine (obr. 2). Stabilizačný mechanizmus 3 je tvorený v strede umiestneným stabilizačným segmentom 3.2 a dvoma stabilizačnými segmentmi 3.1 a 3.3, ktoré sú tvarovo totožné. V oboch segmentoch je vytvorená valivá dráha, ktorá tvorí súčasť integrovaného radiálno-axiálneho ložiska. Na stredovom stabilizačnom segmente je na každej strane vytvorený čap so zošikmenou plochou, ktorá slúži ako časť vnútornej valivej plochy radiálno-axiálneho ložiska. Zvyšná vnútorná časť valivej plochy radiálno-axiálneho ložiska je vytvorená na hlavách svorníkov 11. Valivé elementy 10 môžu byť tvorené guľôčkami alebo valčekmi v kosouhlom usporiadaní. Vložením valivých elementov 10 do valivých dráh stabilizačných segmentov 3.1 a 3.3 a zaskrutkovaním dvoch svorníkov podľa obr. 49 vznikne stabilizačný mechanizmus 3, v ktorom sa všetky tri stabilizačné segmenty 3.1, 3.2 a 3.3 môžu navzájom pootočiť len okolo osi a3 stabilizačného mechanizmu 3. Na pripevnenie sférických pák 4L a 4R ku stabilizačnému mechanizmu 3 a k obom hriadeľom je použité obdobné riešenie radiálnoaxiálneho ložiska ako v stabilizačnom mechanizme. Na jednej strane tiel oboch pák 4L a 4R sú otvory s vonkajšou valivou dráhou. Jedna časť vnútornej valivej dráhy radiálno-axiálneho ložiska je vytvorená na výstupku, nesenom každým zo stabilizačných segmentov 3.1, 3.2 a 33. Druhá časť vnútornej valivej dráhy radiálno-axiálneho ložiska je vytvorená na hlave svorníka 6 a na oboch stranách dištančného elementu 12. Spojenie sférických pák 4L a 4R so vstupným hriadeľom 1 a výstupným hriadeľom 2 je riešené podobne. Na ramenách vstupného hriadeľa J_ sú v pravidelných rozstupoch vzhľadom na os hriadeľa al vytvorené rotačné uzly 1.1, 1.2 a 1.3 a na ramenách výstupného hriadeľa 2 sú v pravidelných rozstupoch vzhľadom na os hriadeľa a2 vytvorené rotačné uzly 2.1, 2.2 a 23. Tieto rotačné uzly sú reprezentované kruhovými otvormi, ktorých osi na vstupnom hriadeli J_ predstavujú osi rotačných uzlov al.l, al.2 a al.3 a osi otvorov na výstupnom hriadeli 2 predstavujú osi rotačných uzlov a2.1, a2.2 a a2.3 (obr. 3). Vo všetkých otvoroch sú vytvorené vonkajšie valivé dráhy radiálno-axiálnych ložísk, do ktorých sú vsadené valivé elementy 9. Oba hriadele (J_ a 2) sú so zvyškom kĺbu spojené svorníkmi 7, prechádzajúcimi cez kruhové otvory na každom ramene hriadeľov a zaskrutkovanými do výstupkov na každej sférickej páke. Os rotačného uzla a3.1. okolo ktorej sa otáča sférická páka 4L proti stabilizačnému segmentu 3.1, a os rotačného uzla a3.2, okolo ktorej sa otáča sférická páka 4R proti tomu istému stabilizačnému segmentu 3.1, sú v tomto uskutočnení technického riešenia koaxiálne. Rovnaké vzťahy medzi osami rotačných uzlov platia aj pre ostatné dva stabilizačné segmenty 3.2 a 3.3.

Druhé uskutočnenie vynálezu je zobrazené na obr. 53 až obr. 56. Je to homokinetický kĺb, v ktorom sú tri dvojice sférických pák usporiadané inak ako v predchádzajúcom prípade. Os rotačného uzla a3.1, okolo ktorej sa otáča páka 4R proti stabilizačnému segmentu 3.1 (3.2, 3.3í, je rôznobežná s osou rotačného uzla a3.2, okolo ktorej sa otáča páka 4L proti tomu istému stabilizačnému segmentu a obe osi sa navzájom pretínajú presne na osi a3 stabilizačného mechanizmu 3 a zároveň aj presne v homokinetickom bode kĺbu. Páky 4L a 4R sú úplne rovnaké. Spôsob rotačného prichytenia každej páky 4L a 4R proti každému zo segmentov 3.1,

3.2 a 3.3 je obdobný ako v predchádzajúcom prípade - v tele každej sférickej páky je vytvorený kruhový otvor s vonkajšou dráhou radiálno-axiálneho ložiska, v ktorej sú vložené valivé elementy 8. Na tele každého stabilizačného segmentu 3.1, 3.2 a 3.3 sú vytvorené dva výstupky, nesúce polovicu vnútornej valivej dráhy radiálno-axiálneho ložiska. Druhá polovica vnútornej valivej dráhy tohto ložiska je vytvorená na hlave svorníka 6, ktorý prechádza kruhovým otvorom na sférickej páke a prostredníctvom valivých elementov 8 sférickú páku 4L alebo 4R kotví proti stabilizačnému segmentu 3.1, 3.2 alebo 3.3 tak, že sa páka môže otáčať iba okolo jednej svojej rotačnej osi. Spojenie sférických pák so vstupným hriadeľom X a výstupným hriadeľom 2 je realizované pomocou radiálno-axiálnych ložísk podobnej konštrukcie. Na ramenách vstupného hriadeľa X sú vytvorené rotačné uzly XJ_, 1.2 a 1.3 a na ramenách výstupného hriadeľa 2 sú vytvorené rotačné uzly 2.1,

2.2 a 2.3, reprezentované kruhovými otvormi, v ktorých sa nachádzajú vonkajšie valivé dráhy radiálnoaxiálnych ložísk. Do týchto valivých dráh sú vsadené valivé elementy 9. Oba hriadele (X a 2) sú so zvyškom kĺbu spojené svorníkmi 7, prechádzajúcimi cez kruhové otvory na každom ramene hriadeľov a zaskrutkovanými do výstupkov na každej sférickej páke.

Tretie uskutočnenie vynálezu je zobrazené na obr. 57 až obr. 60. Tento variant kĺbu je podobný s predchádzajúcim variantom, líši sa však v uhle, ktorý zvierajú osi rotačných uzlov a3.1 a a3.2. Tieto osi rotačných uzlov sa navzájom nepretínajú, ale sú paralelné. Každá z nich sa pretína s osou a3 stabilizačného mechanizmu 3 v samostatnom bode. Tento variant kĺbu má teda dve homokinetické roviny a zároveň dva homokinetické body. Stabilizačný mechanizmus 3 je vytvorený zo stabilizačných segmentov 3.1, 3.2 a 33. Vzájomný rotačný pohyb stabilizačných segmentov umožňujú valivé elementy 16, ktoré plnia úlohu radiálno-axiálnych ložísk. Stabilizačné segmenty a radiálno-axiálne ložiská sú do jedného celku spojené svorníkom 17 a maticou 18. Ostatné uzly kĺbu sú totožnej konštrukcie ako v oboch predchádzajúcich prípadoch.

Štvrté uskutočnenie vynálezu je zobrazené na obr. 61 až obr. 63. V tomto variante kĺbu sú použité štyri dvojice sférických pák. Stabilizačný mechanizmus pozostáva zo štyroch stabilizačných segmentov - 3.1, 3.2, 33 a 3.4. Je výhodné tvarovať stabilizačné segmenty tak, aby namiesto dvoch unikátnych segmentov 3.1 a 3.4 bolo možné použiť jeden segment 3.1 dvakrát. Rovnako segmenty 3.2 a 33 môžu mať úplne identický tvar. V telách stabilizačných segmentov sú vytvorené vonkajšie valivé dráhy radiálno-axiálneho ložiska, v ktorých sa pohybujú valivé elementy 19. Vnútorné valivé dráhy radiálno-axiálnych ložísk sú vytvorené na ostatných súčiastkach stabilizačného mechanizmu - trikrát použitom dištančnom krúžku 21, pomocnom člene 20 a pomocnom člene 21. Všetky súčiastky sú istené v pracovnej polohe skrutkou 24 a pružnou podložkou 23. Skrutka 24 je zaskrutkovaná do pomocného člena 21. Vstupný hriadeľ X a rovnako aj výstupný hriadeľ 2 má na svojom tele vytvorené štyri ramená, rozmiestnené v pravidelných rozstupoch. V každom ramene je vytvorený otvor, v ktorom sa nachádza vonkajšia valivá dráha pre radiálno-axiálne ložisko, tvorené valivými elementmi 9. Spôsob, akým sú pripojené sférické páky k stabilizačnému mechanizmu a k obom hriadeľom, je rovnaký ako v predošlých verziách kĺbov. Osi rotačných uzlov a3.1 a a3.2 na každom zo stabilizačných segmentov 3.1 až 3.2 sa navzájom pretínajú a ich priesečník leží na osi a3 stabilizačného mechanizmu 3. Osi rotačných uzlov a3.1 a a3.2 by však mohli byť usporiadané aj koaxiálne alebo paralelne, alebo ich spoločný priesečník by mohol ležať nad alebo pod osou a3 stabilizačného mechanizmu 3.

Piate uskutočnenie vynálezu je zobrazené na obr. 64. Tento kĺb je zostavený z tých istých komponentov ako predošlý kĺb. Stabilizačný mechanizmus 3 je úplne identický. Sférické páky však majú striedavo opačnú geometrickú orientáciu. Tvar ramien vstupného X a výstupného 2 hriadeľa je teraz odlišný - ramená nie sú usporiadané v pravidelných rozstupoch, ale sú k sebe združené vždy dve a dve ramená. Ostatné uzly kĺbu majú totožnú konštrukciu ako v predchádzajúcom prípade.

Šieste uskutočnenie vynálezu je zobrazené na obr. 65 až obr. 68. Ide o homokinetický kĺb, v ktorom sú použité iba dve dvojice sférických pák. Stabilizačný mechanizmus pozostáva z dvoch stabilizačných segmentov 3.1 a 3.2, dvoch skupín valivých elementov 25, plniacich funkciu radiálno-axiálneho ložiska, svorníka 26, pružnej podložky 27 a matice 28. K stabilizačným segmentom 3.1 a 3.2 sú prostredníctvom svorníkov 8 pripojené dve ľavé sférické páky 4L a dve pravé sférické páky 4R. Na sférických pákach v častiach priľahlých k stabilizačnému segmentu sa nachádzajú zuby kužeľového evolventného ozubenia. Vrchol evolventných kužeľových zubov leží v homokinetickom bode kĺbu. Zuby na jednej aj druhej páke sú usporiadané tak, aby obe páky boli vo vzájomnom zábere. Ozubenie na oboch pákach v každej dvojici zabezpečuje zrkadlovo rov9 nakú polohu ľavej a pravej sférickej páky vzhľadom na homokinetickú rovinu. Spôsob rotačného spojenia sférických pák so stabilizačným mechanizmom je podobný ako v predchádzajúcich príkladoch - do vonkajších valivých dráh, vytvorených v telách sférických pák, sú vložené valivé elementy 8, ktoré plnia úlohu radiálno-axiálneho ložiska každej sférickej páky. Každá sférická páka je upevnená k stabilizačnému mechanizmu prostredníctvom svorníka 6.

Na vstupnom j_ a výstupnom 2 hriadeli sú vytvorené dve ramená, na ktorých sa nachádzajú rotačné uzly (1.1. 1.2 a 2.1, 2.2), reprezentované otvormi, v ktorých sa nachádzajú vonkajšie valivé dráhy radiálno-axiálnych ložísk. Os každej valivej dráhy a teda aj radiálno-axiálneho ložiska smeruje do homokinetického bodu kĺbu. Do každej valivej dráhy na oboch hriadeľoch sú vložené valivé elementy 9. Hriadele sú spojené zo zvyšnou časťou kĺbu prostredníctvom svorníkov 7, kotvených do výstupkov na sférických pákach.

Posledný príklad uskutočnenia vynálezu je zobrazený na obr. 69 až obr. 72. Je to homokinetický kĺb s dvoma dvojicami sférických pák. Rotačné osi dvojice sférických pák, ktoré sú nesené stabilizačnými segmentmi 3.1 a 3.2, sa na jednom stabilizačnom segmente navzájom nepretínajú, ale sú rovnobežné. Každá z týchto dvoch osí má vlastný priesečník s osou stabilizačného mechanizmu. Tento kĺb má teda dva homokinetické body a dve homokinetické roviny. Stabilizačný mechanizmus pozostáva zo stabilizačných segmentov 3.1 a 3.2, troch skupín valivých elementov 29, svorníka 30 a špeciálnej matice 31. Stabilizačný segment 3.1 je identický so segmentom 3.2. Špeciálna matica 29 má na svojom tele integrované valivé dráhy jedného z troch radiálno-axiálnych ložísk stabilizačného mechanizmu. Dvojicu sférických pák tvorí ľavá sférická páka 4L a pravá sférická páka 4P. V častiach priľahlých k stabilizačnému segmentu majú obe sférické páky vytvorené čelné evolventné ozubenie s priamymi zubami. Toto ozubenie zabezpečuje zrkadlovo rovnakú polohu ľavej a pravej sférickej páky vzhľadom na obe homokinetické roviny. Každá sférická páka má vo svojej valivej dráhe vložené valivé elementy 8 a prostredníctvom svorníka 6 je ukotvená k stabilizačnému mechanizmu. Vstupný hriadeľ í, rovnako ako aj výstupný hriadeľ 2, majú na svojom tele vytvorené dve symetricky rozmiestnené ramená s rotačnými uzlami 1.1, 1.2 a 2.1, 2.2. V otvoroch, ktoré reprezentujú tieto rotačné uzly, sú vytvorené vonkajšie valivé dráhy radiálno-axiálnych ložísk, tvorených skupinami valivých elementov 9. Svorníky 7 slúžia na vytvorenie rotačných spojovacích uzlov medzi jednotlivými hriadeľmi a sférickými pákami.

Keďže homokinetické kĺby často pracujú v prostredí, ktoré nepraje valivým ložiskám, bude potrebné homokinetický kĺb chrániť pred prachom, vniknutím vody alebo inými nečistotami. Citlivé časti kĺbu môžu byť zakryté tvarovo poddajným krytom z elastického materiálu v podobe, aká je dnes bežná pri ostatných typoch homokinetických kĺbov. Rovnako je možné ochrániť každý rotačný uzol samostatne pomocou gumových alebo plastových tesnení bežne používaných v strojárskej praxi.

Priemyselná využiteľnosť

Oblasť použitia homokinetických kĺbov s fixným stredovým bodom je veľmi široká. Tento nový typ kĺbu je možné použiť najmä v osobných automobiloch s predným pohonom alebo pohonom na všetky kolesá, v nákladných automobiloch a autobusoch, železničných koľajových vozidlách, v pohonných systémoch vrtuľníkov, v stavbe lodí atď. Tento typ kĺbu je rovnako možné použiť ako náhradu kužeľového ozubenia v zalomených hriadeľoch vo veterných alebo vodných elektrárňach alebo v konštrukcii iných strojov. Vo všeobecnosti možno použiť tento typ kĺbu všade tam, kde je požiadavka spojiť dva hriadele, pretínajúce sa v jednom bode a zvierajúce premenlivý alebo konštantný uhol medzi ich osami tak, aby uhlová rýchlosť a natočenie jedného hriadeľa boli v každom okamihu rovnaké ako uhlová rýchlosť a natočenie druhého hriadeľa.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Homokinetický kĺb, pozostávajúci zo vstupného hriadeľa (1), vybaveného najmenej tromi rotačnými uzlami (1.1 až l.n), výstupného hriadeľa (2), vybaveného najmenej tromi rotačnými uzlami (2.1 až 2.n), stabilizačného mechanizmu (3), tvoreného najmenej tromi stabilizačnými segmentmi (3.1 až 3.n), ktoré sú navzájom rotačné zviazané tak, že umožňujú vzájomné potočenie stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) okolo osi (a3) stabilizačného mechanizmu (3) a najmenej tromi dvojicami sférických pák umiestnených tak, že každá sférická páka (4R) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (1.1 až l.n) vstupného hriadeľa (1) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) stabilizačného mechanizmu (3), a každá sférická páka (4L) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (2.1 až 2.n) výstupného hriadeľa (2) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) stabilizačného mechanizmu (3), vyznačujúci sa tým, že os rotačného uzla (a3.2), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4L), a os rotačného uzla (a3.1), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4R), sa navzájom pretínajú a ich priesečník leží na osi (a3) stabilizačného mechanizmu (3).

2. Homokinetický kĺb, pozostávajúci zo vstupného hriadeľa (1), vybaveného najmenej tromi rotačnými uzlami (1.1 až l.n), výstupného hriadeľa (2), vybaveného najmenej tromi rotačnými uzlami (2.1 až 2.n), stabilizačného mechanizmu (3), tvoreného najmenej tromi stabilizačnými segmentmi (3.1 až 3.n), ktoré sú navzájom rotačné zviazané tak, že umožňujú vzájomné potočenie stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) okolo osi (a3) stabilizačného mechanizmu (3) a najmenej tromi dvojicami sférických pák umiestnených tak, že každá sférická páka (4R) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (1.1 až l.n) vstupného hriadeľa (1) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) stabilizačného mechanizmu (3), a každá sférická páka (4L) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (2.1 až 2.n) výstupného hriadeľa (2) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) stabilizačného mechanizmu (3), vyznačujúci sa tým, že os rotačného uzla (a3.2), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4L), je rovnobežná s osou rotačného uzla (a3.1), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4R).

3. Homokinetický kĺb, pozostávajúci zo vstupného hriadeľa (1), vybaveného najmenej tromi rotačnými uzlami (1.1 až l.n), výstupného hriadeľa (2), vybaveného najmenej tromi rotačnými uzlami (2.1 až 2.n), stabilizačného mechanizmu (3), tvoreného najmenej tromi stabilizačnými segmentmi (3.1 až 3.n), ktoré sú navzájom rotačné zviazané tak, že umožňujú vzájomné potočenie stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) okolo osi (a3) stabilizačného mechanizmu (3) a najmenej tromi dvojicami sférických pák umiestnených tak, že každá sférická páka (4R) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (1.1 až l.n) vstupného hriadeľa (1) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) stabilizačného mechanizmu (3), a každá sférická páka (4L) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (2.1 až 2.n) výstupného hriadeľa (2) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) stabilizačného mechanizmu (3), vyznačujúci sa tým, že os rotačného uzla (a3.2), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4L), a os rotačného uzla (a3.1), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4R), sa navzájom pretínajú a ich priesečník leží nad osou (a3) stabilizačného mechanizmu (3).

4. Homokinetický kĺb, pozostávajúci zo vstupného hriadeľa (1), vybaveného najmenej tromi rotačnými uzlami (1.1 až l.n), výstupného hriadeľa (2), vybaveného najmenej tromi rotačnými uzlami (2.1 až 2.n), stabilizačného mechanizmu (3), tvoreného najmenej tromi stabilizačnými segmentmi (3.1 až 3.n), ktoré sú navzájom rotačné zviazané tak, že umožňujú vzájomné potočenie stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) okolo osi (a3) stabilizačného mechanizmu (3) a najmenej tromi dvojicami sférických pák umiestnených tak, že každá sférická páka (4R) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (1.1 až l.n) vstupného hriadeľa (1) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) stabilizačného mechanizmu (3), a každá sférická páka (4L) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (2.1 až 2.n) výstupného hriadeľa (2) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1 až 3.n) stabilizačného mechanizmu (3), vyznačujúci sa tým, že os rotačného uzla (a3.2), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4L), a os rotačného uzla (a3.1), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4R), sa navzájom pretínajú a ich priesečník leží pod osou (a3) stabilizačného mechanizmu (3).

5. Homokinetický kĺb, pozostávajúci zo vstupného hriadeľa (1), vybaveného dvomi rotačnými uzlami (1.1a 1.2), výstupného hriadeľa (2), vybaveného dvomi rotačnými uzlami (2.1 a 2.2), stabilizačného mechanizmu (3), tvoreného dvomi stabilizačnými segmentmi (3.1 a 3.2), ktoré sú navzájom rotačné zviazané tak, že umožňujú vzájomné potočenie stabilizačných segmentov (3.1 a 3.2) okolo osi (a3) stabilizačného mechanizmu (3) a dvomi dvojicami sférických pák umiestnených tak, že každá sférická páka (4R) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (1.1, 1.2) vstupného hriadeľa (1) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1, 3.2) stabilizačného mechanizmu (3), a každá sférická páka (4L) je jedným svojím koncom rotačné upevnená k jednému z rotačných uzlov (2.1, 2.2) výstupného hriadeľa (2) a druhým svojím koncom je rotačné upevnená k jednému zo stabilizačných segmentov (3.1, 3.2) stabilizačného mechanizmu (3), vyznačujúci sa tým, že sférická páka (4L) a sférická páka (4R) sú v každej z oboch dvojíc sférických pák spojené mechanickou väzbou, výhodne evolventným ozubením tak, že sú navzájom previazané a môžu vykonávať pohyb, ktorý je zrkadlový proti rovine, kolmej na os (a3) stabilizačného mechanizmu (3).

6. Homokinetický kĺb podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že os rotačného uzla (a3.2), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4L), a os rotačného uzla (a3.1), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4R), sa navzájom pretínajú a ich priesečník leží na osi (a3) stabilizačného mechanizmu (3).

7. Homokinetický kĺb podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že os rotačného uzla (a3.2), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4L), je rovnobežná s osou rotačného uzla (a3.1), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4R).

8. Homokinetický kĺb podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že os rotačného uzla (a3.2), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4L), a os rotačného uzla (a3.1), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4R), sa navzájom pretínajú a ich priesečník leží nad osou (a3) stabilizačného mechanizmu (3).

9. Homokinetický kĺb podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že os rotačného uzla (a3.2), 5 okolo ktorej sa otáča sférická páka (4L), a os rotačného uzla (a3.1), okolo ktorej sa otáča sférická páka (4R), sa navzájom pretínajú a ich priesečník leží pod osou (a3) stabilizačného mechanizmu (3).

10. Homokinetický kĺb podľa niektorého z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že všetky časti homokinetického kĺbu v priestore medzi vstupným (1) a výstupným hriadeľom (2) sú proti vniknutiu nečistôt a tekutín chránené j ednodielnym alebo viacdielnym elastickým alebo obdobným krytom.

10 11. Homokinetický kĺb podľa niektorého z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že každý rotačný uzol homokinetického kĺbu je chránený pred vniknutím nečistôt alebo tekutín samostatným utesnením.

15 36 výkresov