Двойной карданный шарнир с внутренней опорой

ДВОЙНОЙ КАРДАННЫЙ ШАРНИР С ВНУТРЕННЕЙ ОПОРОЙ Двойной карданный шарнир с внутренней опорой относится к области машиностроения, и может быть использован в транспортных средствах. Карданный шарнир содержит двойную вилку (1) с отверстиями, две крестовины (2, 3) с игольчатыми подшипниками (4) и шипами (5, 6), две внешние вилки (7, 8). Обе крестовины (2, 3) двумя шипами (5) взаимодействуют с отверстиями двойной вилки (1). Другими двумя шипами (6) крестовины (2, 3) взаимодействуют с внешними вилками (7 и 8) соответственно. Внешняя вилка (7) выполнена со стержнем (9), а внешняя вилка(8) имеет прилив (10), внутри которого выполнена полость (11) в виде полусферы. В полости(11) расположен шарик (12). Диаметр (Б) проходного отверстия полости (11) прилива меньше диаметра (А) сферы шарика. Шарик (12) имеет отверстие, в которое входит стержень (9) вилки(7). Средняя часть поверхности шарика (12) выполнена с цилиндрической поверхностью (13),ось которой расположена перпендикулярно оси цилиндрического отверстия шарика. Диаметр (В) цилиндрической поверхности шарика (13) меньше диаметра (Б) проходного отверстия полости(11), что позволяет шарику свободно входить в проходное отверстие полости. Была решена задача повысить эксплуатационную надежность и долговечность двойного карданного шарнира с внутренней опорой. Логунов Юрий Михайлович (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КАМАЗ" (RU) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в транспортных средствах. Известен двойной карданный шарнир, содержащий двойную вилку, две крестовины с игольчатыми подшипниками, одна из которых взаимодействует двумя шипами с отверстиями двойной вилки и двумя шипами - с внешней вилкой, выполненной со стержнем, вторая крестовина взаимодействует двумя шипами с отверстиями двойной вилки и двумя шипами с другой внешней вилкой, имеющей прилив с полостью в виде полусферы, в которой расположен шарик, в отверстие которого входит стержень внешней вилки, при этом в отверстии шарика установлена втулка подшипника скольжения с отверстиями для смазки, а на внешней поверхности шарика выполнена как минимум одна выемка (EP 1350973, МПК 7F16D 3/32, опубл. 08.10.2003). Известная конструкция имеет недостаточную надежность, т.к. существует вероятность выпадения шарика из сферической полости вилки при работе шарнира, когда между вилками шарнира меняется угол, кроме того, имеет место повышенный износ шарика из-за неплотного прилегания к сферической поверхности полости вилки. Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является двойной универсальный шарнир кардана, содержащий двойную вилку, две крестовины с игольчатыми подшипниками, одна из которых взаимодействует двумя шипами с отверстиями двойной вилки и двумя шипами - с внешней вилкой, выполненной со стержнем, вторая крестовина взаимодействует двумя шипами с отверстиями двойной вилки и двумя шипами с другой внешней вилкой, имеющей прилив с полостью в виде полусферы, в которой расположен шарик, в отверстие которого входит стержень внешней вилки, причем шарик имеет фиксирующий элемент, содержащий опорное кольцо, закрепленное в отверстии шарика, на которое установлена пружина,входящая в отверстие стержня, тем самым фиксируя шарик относительно сферической поверхности полости вилки, не позволяя шарику выпадать из сферической полости вилки (DE 102005053362, МПК F16D 3/32 (2006.01), опубл. 16.05.2007). Недостатком известной конструкции является повышенный износ сферических поверхностей полости вилки и шарика из-за постоянного поджатая шарика пружиной к сферической поверхности, вследствие чего в соединении появляются зазоры и задиры, что приводит к нарушению кинематики шарнира и возможной поломке. Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эксплуатационной надежности и долговечности двойного карданного шарнира путем устранения повышенного износа сферических поверхностей полости вилки и шарика. При решении данной задачи существуют следующие противоречия. Для устранения повышенного износа сферических поверхностей вилки и шарика необходимо устранить постоянное поджатие шарика к сферической поверхности полости вилки. Это можно осуществить следующим образом: убрать пружину, но тогда появляется возможность выпадения шарика из сферической полости вилки в случае, когда между вилками шарнира меняется угол; вместо пружины продлить сферическую поверхность полусферы, но в этом случае невозможно установить шарик, так как диаметр шарика больше, чем проходное отверстие продленной сферы. Для решения поставленной задачи в двойном карданном шарнире с внутренней опорой, содержащем двойную вилку с отверстиями, две внешние вилки, две крестовины с игольчатыми подшипниками и шипами, каждая из которых взаимодействует двумя шипами с отверстиями двойной вилки и двумя шипами с одной из двух внешних вилок, причем одна внешняя вилка выполнена со стержнем, а вторая внешняя вилка имеет прилив с полостью в виде полусферы, в которой расположен шарик, имеющий цилиндрическое отверстие, в котором установлен с возможностью продольного перемещения стержень внешней вилки, средняя часть поверхности шарика выполнена с цилиндрической поверхностью, ось которой расположена перпендикулярно оси цилиндрического отверстия шарика, при этом диаметр проходного отверстия полости прилива меньше диаметра сферы шарика, но больше диаметра его цилиндрической поверхности. Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что средняя часть поверхности шарика выполнена с цилиндрической поверхностью, ось которой расположена перпендикулярно оси цилиндрического отверстия шарика, при этом диаметр проходного отверстия полости прилива меньше диаметра сферы шарика, но больше диаметра его цилиндрической поверхности, позволила обеспечить надежную фиксацию шарика в сферической полости вилки, исключив при этом постоянное поджатие шарика к сферической поверхности полости вилки, и тем самым устранить повышенный износ сферических поверхностей вилки и шарика. В результате повысились эксплуатационная надежность и долговечность двойного карданного шарнира в целом. Таким образом, было разрешено вышеуказанное противоречие, и обеспечен заявленный технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационной надежности и долговечности двойного карданного шарнира путем устранения повышенного износа сферических поверхностей вилки и шарика. Заявителю не известны двойные карданные шарниры с внутренней опорой, обладающие указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень". Заявляемое техническое решение поясняется чертежами: фиг. 1 - двойной карданный шарнир с внутренней опорой в разрезе (при максимальном угле поворота); фиг. 2 - то же, в изометрии; фиг. 3 - шарик в изометрии; фиг. 4-7 - процесс сборки шарика в сферическую поверхность прилива внешней вилки. Двойной карданный шарнир с внутренней опорой содержит двойную вилку 1 с отверстиями, две крестовины 2 и 3 с игольчатыми подшипниками 4 и шипами 5 и 6, две внешние вилки 7 и 8. Обе крестовины 2 и 3 двумя шипами 5 взаимодействуют с отверстиями двойной вилки 1. Другими двумя шипами 6 крестовины 2 и 3 взаимодействуют с внешними вилками 7 и 8 соответственно. Внешняя вилка 7 выполнена со стержнем 9, а внешняя вилка 8 имеет прилив 10, внутри которого выполнена полость 11 в виде полусферы. В полости 11 расположен шарик 12. Диаметр Б проходного отверстия полости 11 прилива 10 меньше диаметра А сферы шарика 12. Шарик 12 имеет цилиндрическое отверстие, в которое входит стержень 9 вилки 7. Средняя часть поверхности шарика выполнена с цилиндрической поверхностью 13, ось которой расположена перпендикулярно оси цилиндрического отверстия шарика. Диаметр В цилиндрической поверхности шарика 13 меньше диаметра Б проходного отверстия полости 11, что позволяет шарику свободно входить в проходное отверстие полости 11. Двойной карданный шарнир собирают следующим образом. В полость 11 вилки 8 устанавливают шарик 12, повернутый предварительно так, чтобы цилиндрическая поверхность шарика свободно проходила через проходное отверстие полости 11 прилива 10 (фиг. 4, 5). Далее шарик 12 поворачивают в сферической полости 11 таким образом, чтобы стержень 9 вилки 7 вошел в отверстие шарика 12 (фиг. 6, 7). Затем внешние вилки 7 и 8 собирают с крестовинами 2 и 3, и устанавливают в двойную вилку 1. После этого на крестовины 2 и 3 через отверстия внешних вилок 7 и 8 и отверстия двойной вилки 1 напрессовывают игольчатые подшипники 4. Работа двойного карданного шарнира происходит следующим образом. При изменении угла между внешними вилками 7 и 8 стержень 9 перемещается в осевом направлении в отверстии шарика 12. Шарик 12, поворачиваясь в сферической полости 11 прилива 10, стремится выйти из сферической полости 11, но из-за того, что диаметр проходного отверстия сферической полости 11 выполнен меньше диаметра сферы шарика 12, этого не происходит. Вследствие того, что между шариком 12 и сферической поверхностью полости 11 не происходит постоянного сильного воздействия, то в соединении при длительной эксплуатации двойного карданного шарнира отсутствуют зазоры и задиры,приводящие к нарушению кинематики шарнира и возможной поломке, кроме того, цилиндрическая поверхность шарика способствует улучшению поступления смазочного материала к трущимся сферическим поверхностям. Данное техническое решение позволяет повысить эксплуатационную надежность и долговечность двойного карданного шарнира с внутренней опорой. Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости, его реализация возможна на стандартном технологическом оборудовании. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Двойной карданный шарнир с внутренней опорой, содержащий двойную вилку (1) с отверстиями,две внешние вилки (7, 8), две крестовины (2, 3) с игольчатыми подшипниками (4) и шипами (5, 6), каждая из которых взаимодействует двумя шипами (5) с отверстиями двойной вилки (1) и двумя шипами (6) с одной из двух внешних вилок (7, 8), причем одна внешняя вилка (7) выполнена со стержнем (9), а вторая внешняя вилка (8) имеет прилив (10) с полостью (11) в виде полусферы, в которой расположен шарик(12), имеющий цилиндрическое отверстие, в котором установлен с возможностью продольного перемещения стержень (9) внешней вилки (7), отличающийся тем, что средняя часть поверхности шарика (12) выполнена с цилиндрической поверхностью (13), ось которой расположена перпендикулярно оси цилиндрического отверстия шарика (12), при этом диаметр (Б) проходного отверстия полости (11) прилива (10) меньше диаметра (А) сферы шарика (12), но больше диаметра (В) его цилиндрической поверхности (13).