RU120170U1

RU120170U1 - HINGE CARDAN DISC SYNCHRONOUS

Info

Publication number: RU120170U1
Application number: RU2012115868/11U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин
Original assignee: Евгений Михайлович Силкин
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2012-09-10

Abstract

Шарнир карданный дисковый синхронный, содержащий две вилки, имеющие по две цапфы, симметричные относительно параллельных плоскостей, равноудаленных от оси вилки на расстояние l, с плоскими параллельными боковыми поверхностями, задающими толщину цапфы h, ограничивающими поверхностями, пазами в форме части поверхности цилиндра радиуса r, ось которого перпендикулярна оси вилки, образующими короткий и длинный зубья цапфы, короткие и длинные зубья цапф симметричны относительно оси вилки, два кулака с внешней и опорной поверхностями, с двумя пазами на внешней поверхности прямоугольного профиля шириной h, боковые поверхности пазов симметричны относительно параллельных плоскостей, удаленных друг от друга на расстояние 2 l и перпендикулярных оси кулака, поверхности оснований пазов представляют собой части поверхностей цилиндров радиуса r, оси которых совпадают и параллельны оси кулака, и с канавкой в центральной области опорной поверхности прямоугольного профиля шириной H и глубиной 0,3…0,8 R, боковые поверхности канавки симметричны относительно плоскости канавки, проходящей через ось кулака и перпендикулярной опорной поверхности, поверхность основания канавки представляет собой часть поверхности цилиндра радиуса R, ось которого перпендикулярна плоскости канавки, диск толщиной H и радиусом R, подвижно соединяющий кулаки и устанавливаемый в канавки, зубья вилок входят в пазы кулаков с образованием разъемного шарнирного карданного соединения таким образом, что короткие зубья одной вилки располагаются напротив длинных зубьев другой вилки. Synchronous cardan disk hinge, containing two forks, each having two trunnions, symmetric with respect to parallel planes equidistant from the fork axis at a distance l, with flat parallel side surfaces that define the journal thickness h, limiting surfaces, grooves in the form of a part of the surface of a cylinder of radius r, whose axis is perpendicular to the fork axis, forming short and long pivot teeth, short and long trunnion teeth are symmetrical about the fork axis, two knuckles with outer and supporting surfaces, with two grooves on the outer surface of a rectangular profile with width h, the side surfaces of the grooves are symmetrical with respect to parallel planes, remote from each other at a distance of 2 l and perpendicular to the axis of the fist, the surfaces of the bases of the grooves are parts of the surfaces of the cylinders of radius r, the axes of which coincide and are parallel to the axis of the fist, and with a groove in the central region of the supporting surface of a rectangular profile with a width H and a depth of 0.3 ... 0.8 R, the lateral surfaces of the groove are symmetrical with respect to the plane of the groove passing through the axis of the knuckle and perpendicular to the bearing surface, the surface of the groove base is a part of the surface of the cylinder of radius R, the axis of which is perpendicular to the plane of the groove, a disc of thickness H and radius R, movably connecting the knuckles and installed in the grooves, teeth forks enter the grooves of the knuckles to form a detachable articulated universal joint in such a way that the short teeth of one fork are opposite the long teeth of the other fork.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к сферическим устройствам типа шарнира Гука или двойного механизма Кардана и может использоваться в качестве шарнира равных угловых скоростей, а также аналога шарнира неравных угловых скоростей в приводах тракторов и минитракторов, автомобилей и других транспортных средств, иных машин и механизмов для передачи вращения между валами, оси которых пересекаются под переменным углом и могут изменять свое положение. При этом угловые скорости ведущего и ведомого валов работающего механизма должны быть близкими или совпадать, а вращение передаваться, в основном, равномерно. Полезная модель расширяет область применения механизма.The utility model relates to mechanical engineering, namely to spherical devices such as the Hook joint or the dual Cardan mechanism and can be used as a joint of equal angular velocities, as well as an analog of a joint of unequal angular velocities in the drives of tractors and mini tractors, cars and other vehicles, other machines and mechanisms for transmitting rotation between shafts whose axes intersect at a variable angle and can change their position. In this case, the angular velocities of the driving and driven shafts of the working mechanism must be close or coincide, and the rotation is transmitted mainly uniformly. The utility model extends the scope of the mechanism.

Известен шарнир карданный, содержащий две вилки, имеющие по две цапфы симметричные относительно параллельных плоскостей равноудаленных от оси вилки, с отверстиями, оси которых совпадают и перпендикулярны осям соответствующих вилок, крестовину, имеющую две пары соосных шипов, подвижно соединяемую с вилками через подшипники качения, размещаемые на шипах крестовины и устанавливаемые в отверстия цапф, оси отверстий цапф вилок взаимно перпендикулярны (ГОСТ Р 52923-2008. Автомобильные транспортные средства. Шарниры карданные неравных угловых скоростей. Общие технические требования и методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2008. - С.3-5).Known cardan joint, containing two forks, having two pins symmetrical with respect to parallel planes equidistant from the axis of the forks, with holes whose axes coincide and perpendicular to the axes of the respective forks, a crosspiece having two pairs of coaxial spikes, movably connected to the forks via rolling bearings placed on the spikes of the cross and installed in the holes of the pins, the axes of the holes of the pins of the forks are mutually perpendicular (GOST R 52923-2008. Automobile vehicles. Cardan joints of unequal angular angles orosti. General technical requirements and test methods. - M .: Standartinform, 2008. - S.3-5).

Недостатком шарнира карданного является узкая область применения из-за недостаточных значений максимального угла в шарнире, при котором обеспечивается приемлемая равномерность передачи вращения, а также низкой надежности работы в результате значительных циклических нагрузок на звенья механизма и подшипники при работе с большими углами между осями вилок, которые могут привести к их разрушению. Механизм классифицируется, как шарнир неравных угловых скоростей, и может быть применен только в ограниченном числе случаев функционирования с малыми углами, когда неравномерностью передачи вращения можно пренебречь.The disadvantage of the universal joint is its narrow scope due to insufficient maximum angle in the joint, which ensures acceptable uniformity of transmission of rotation, as well as low reliability due to significant cyclic loads on the links of the mechanism and bearings when working with large angles between the axes of the forks, which can lead to their destruction. The mechanism is classified as a hinge of unequal angular velocities, and can be applied only in a limited number of cases of functioning with small angles, when the irregularity of rotation transmission can be neglected.

Известен шарнир карданный дисковый синхронный, содержащий две вилки, имеющие цапфы с плоскими параллельными боковыми поверхностями, задающими толщину цапфы, ограничивающими поверхностями, пазами в форме части поверхности цилиндра, ось которого перпендикулярна оси вилки, образующими зубья цапфы, два кулака с внешней и опорной поверхностями, с шейкой на внешней поверхности, поверхность основания шейки представляет собой часть поверхности цилиндра, ось которого параллельна оси кулака, и с канавкой в центральной области опорной поверхности прямоугольного профиля, боковые поверхности канавки симметричны относительно плоскости канавки, проходящей через ось кулака и перпендикулярной опорной поверхности, поверхность основания канавки представляет собой часть поверхности цилиндра, ось которого перпендикулярна плоскости канавки, диск, подвижно соединяющий кулаки и устанавливаемый в канавки, цапфы вилок охватывают шейки кулаков с образованием разъемного шарнирного карданного соединения (Конструкция автомобиля. Шасси. Под общей редакцией А.Л.Карунина. - М.: МАМИ, 2000. - С.166).Known cardan synchronous disk hinge containing two forks having trunnions with flat parallel side surfaces defining the trunnion thickness, limiting surfaces, grooves in the form of a part of the surface of the cylinder, the axis of which is perpendicular to the axis of the fork, forming the trunnion teeth, two fists with external and supporting surfaces, with a neck on the outer surface, the base surface of the neck is a part of the surface of the cylinder whose axis is parallel to the axis of the fist, and with a groove in the central region of the supporting surface These are rectangular profiles, the lateral surfaces of the groove are symmetrical relative to the plane of the groove passing through the axis of the fist and perpendicular to the supporting surface, the surface of the base of the groove is a part of the surface of the cylinder whose axis is perpendicular to the plane of the groove, the disk movably connecting the fists and mounted in the grooves, the axles of the forks span the necks fists with the formation of a detachable articulated gimbal (Vehicle design. Chassis. Under the general editorship of A.L. Karunin. - M .: MAMI, 2000 .-- P.166).

Недостатком шарнира карданного дискового синхронного является узкая область применения из-за сравнительно большого возможного расстояния L между наружными торцами, обусловленного конструкцией, наличием шейки заданной формы, ограничивающей допустимую глубину канавки на опорной поверхности, сложности сборки механизма, ограниченности максимального угла передачи вращения, что связано с наложением зубьев, низкой надежности, обусловленной недостаточной прочностью диска и боковых поверхностей канавок, возможными перегревами взаимодействующих поверхностей большой площади и неудовлетворительными условиями подвода к ним смазочного материала.The disadvantage of the universal joint disk synchronous hinge is a narrow scope due to the relatively large possible distance L between the outer ends, due to the design, the presence of a neck of a given shape that limits the allowable depth of the groove on the supporting surface, the complexity of the assembly of the mechanism, and the limited maximum transmission angle of rotation, which is associated with the imposition of teeth, low reliability due to insufficient strength of the disk and the lateral surfaces of the grooves, possible interaction overheating vuyuschih large surfaces and poor conditions for supplying thereto a lubricant.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является шарнир карданный дисковый синхронный, содержащий две вилки, имеющие цапфы с плоскими параллельными боковыми поверхностями, задающими толщину цапфы, ограничивающими поверхностями, пазами в форме части поверхности цилиндра, ось которого перпендикулярна оси вилки, образующими зубья цапфы, два кулака с внешней и опорной поверхностями, с шейкой на внешней поверхности, поверхность основания шейки представляет собой часть поверхности цилиндра, ось которого параллельна оси кулака, и с канавкой в центральной области опорной поверхности прямоугольного профиля, боковые поверхности канавки симметричны относительно плоскости канавки, проходящей через ось кулака и перпендикулярной опорной поверхности, поверхность основания канавки представляет собой часть поверхности цилиндра, ось которого перпендикулярна плоскости канавки, диск, подвижно соединяющий кулаки и устанавливаемый в канавки, цапфы вилок охватывают шейки кулаков с образованием разъемного шарнирного карданного соединения (ГОСТ Р 52924-2008. Автомобильные транспортные средства. Шарниры равных угловых скоростей. Общие технические требования и методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2008. - С.2).The closest in technical essence to the utility model is a synchronous universal joint drive hinge containing two forks with trunnions with flat parallel side surfaces that define the trunnion thickness, limiting surfaces, grooves in the form of part of the cylinder surface, the axis of which is perpendicular to the axis of the fork, forming the trunnion teeth, two fists with external and supporting surfaces, with a neck on the external surface, the base surface of the neck is a part of the surface of the cylinder, the axis of which is parallel to the axis ulac, and with a groove in the central region of the supporting surface of a rectangular profile, the side surfaces of the groove are symmetrical with respect to the plane of the groove passing through the axis of the fist and perpendicular to the supporting surface, the surface of the base of the groove is a part of the surface of the cylinder whose axis is perpendicular to the plane of the groove, a disk movably connecting the fists and mounted in the grooves, the trunnions of the forks cover the necks of the fists with the formation of a detachable articulated gimbal (GOST R 52924-2008. Automotive vehicles. Hinges of equal angular speeds. General technical requirements and test methods. - M .: Standartinform, 2008. - C.2).

Указанный шарнир карданный дисковый синхронный рассматривается в качестве прототипа полезной модели.The specified hinge cardan synchronous disk is considered as a prototype of a utility model.

Полезная модель направлена на решение задачи расширения области применения шарнира карданного дискового синхронного, что является целью полезной модели.The utility model is aimed at solving the problem of expanding the scope of the universal joint disk synchronous hinge, which is the purpose of the utility model.

Указанная цель достигается тем, что в шарнире карданном дисковом синхронном, содержащем две вилки, имеющие по две цапфы симметричные относительно параллельных плоскостей равноудаленных от оси вилки на расстояние l, с плоскими параллельными боковыми поверхностями, задающими толщину цапфы h, ограничивающими поверхностями, пазами в форме части поверхности цилиндра радиуса r, ось которого перпендикулярна оси вилки, образующими короткий и длинный зубья цапфы, короткие и длинные зубья цапф симметричны относительно оси вилки, два кулака с внешней и опорной поверхностями, с двумя пазами на внешней поверхности прямоугольного профиля шириной h, боковые поверхности пазов симметричны относительно параллельных плоскостей, удаленных друг от друга на расстояние 2 l и перпендикулярных оси кулака, поверхности оснований пазов представляют собой части поверхностей цилиндров радиуса r, оси которых совпадают и параллельны оси кулака, и с канавкой в центральной области опорной поверхности прямоугольного профиля шириной H и глубиной 0,3…0,8 R, боковые поверхности канавки симметричны относительно плоскости канавки, проходящей через ось кулака и перпендикулярной опорной поверхности, поверхность основания канавки представляет собой часть поверхности цилиндра радиуса R, ось которого перпендикулярна плоскости канавки, диск толщиной H и радиусом R, подвижно соединяющий кулаки и устанавливаемый в канавки, зубья вилок входят в пазы кулаков с образованием разъемного шарнирного карданного соединения таким образом, что короткие зубья одной вилки располагаются напротив длинных зубьев другой вилки.This goal is achieved by the fact that in a cardanic disk hinge containing two forks having two trunnions symmetrical with respect to parallel planes equidistant from the axle of the fork by a distance l, with flat parallel side surfaces defining the trunnion thickness h, bounding surfaces, grooves in the form of a part the surface of a cylinder of radius r, the axis of which is perpendicular to the axis of the fork, forming short and long teeth of the pin, the short and long teeth of the pin are symmetrical about the axis of the fork, two fists with the outer it and supporting surfaces, with two grooves on the outer surface of a rectangular profile of width h, the side surfaces of the grooves are symmetrical with respect to parallel planes spaced 2 l apart and perpendicular to the axis of the fist, the surface of the base of the grooves are parts of the surfaces of cylinders of radius r whose axes coincide and parallel to the axis of the fist, and with a groove in the central region of the supporting surface of a rectangular profile of width H and depth 0.3 ... 0.8 R, the side surfaces of the groove are symmetrical with respect to In the groove plane passing through the axis of the fist and perpendicular to the supporting surface, the surface of the groove base is part of the surface of a cylinder of radius R, the axis of which is perpendicular to the plane of the groove, a disk of thickness H and radius R, movably connecting the fists and mounted in the grooves, the teeth of the forks enter the grooves fists with the formation of a detachable articulated cardan joint so that the short teeth of one fork are located opposite the long teeth of the other fork.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является расширение области применения шарнира карданного синхронного за счет возможности уменьшения (регулирования) расстояния L между наружными торцами и снижения, в целом, весогабаритных показателей механизма, большего допустимого максимального угла в шарнире при сохранении величины и высокой равномерности передачи крутящего момента (вращения), соответствующего пределу прочности шарнира, повышения надежности в результате снижения удельной нагрузки на взаимодействующие поверхности наиболее нагруженных звеньев механизма и улучшения условий подвода к ним смазочного материала,A significant difference characterizing the utility model is the expansion of the scope of the synchronized universal joint due to the possibility of reducing (regulating) the distance L between the outer ends and reducing, in general, the overall dimensions of the mechanism, a larger allowable maximum angle in the joint while maintaining the magnitude and high uniformity of the transmission of torque torque (rotation), corresponding to the tensile strength of the hinge, increase reliability by reducing the specific load on the interacting the surfaces of the most loaded links of the mechanism and improving the conditions for supplying lubricant to them,

Расширение области применения шарнира карданного дискового синхронного является полученным техническим результатом, обусловленным заявляемым выполнением звеньев механизма, в том числе, вилок и кулаков, наличием дополнительных элементов в конструкции и их пространственной ориентацией, то есть, отличительными признаками полезной модели. Новый шарнир карданный дисковый синхронный может быть применен, в том числе, в приводах колес жестких ведущих мостов автомобилей повышенной проходимости (полноприводных) с выключаемыми или постоянно включенными передними мостами, обеспечивая высокий коэффициент полезного действия и равномерность передачи крутящего момента. Таким образом, отличительные признаки заявляемого шарнира карданного дискового синхронного являются существенными.The expansion of the scope of the universal joint disk synchronous hinge is a technical result due to the claimed implementation of the links of the mechanism, including forks and fists, the presence of additional elements in the structure and their spatial orientation, that is, the hallmarks of the utility model. The new cardan disk synchronous hinge can be used, inter alia, in the drives of the wheels of the hard drive axles of all-terrain vehicles (all-wheel drive) with front axles switched off or constantly on, providing high efficiency and uniformity of torque transmission. Thus, the distinguishing features of the claimed hinge cardan disk synchronous are significant.

На рисунке приведен эскизный чертеж шарнира карданного дискового синхронного, поясняющий сущность полезной модели.The figure shows a schematic drawing of a universal joint disk synchronous hinge, explaining the essence of the utility model.

Шарнир карданный синхронный, содержит две вилки 1, 2, имеющие по две цапфы симметричные относительно параллельных плоскостей равноудаленных от оси вилки на расстояние l, с плоскими параллельными боковыми поверхностями, задающими толщину цапфы h, ограничивающими поверхностями, пазами в форме части поверхности цилиндра радиуса r, ось которого перпендикулярна оси вилки, образующими короткий и длинный зубья цапфы, короткие и длинные зубья цапф симметричны относительно оси вилки, два кулака 3, 4 с внешней и опорной поверхностями, с двумя пазами на внешней поверхности прямоугольного профиля шириной h, боковые поверхности пазов симметричны относительно параллельных плоскостей, удаленных друг от друга на расстояние 2 l и перпендикулярных оси кулака, поверхности оснований пазов представляют собой части поверхностей цилиндров радиуса r, оси которых совпадают и параллельны оси кулака, и с канавкой в центральной области опорной поверхности прямоугольного профиля шириной H и глубиной 0,3…0,8 R, боковые поверхности канавки симметричны относительно плоскости канавки, проходящей через ось кулака и перпендикулярной опорной поверхности, поверхность основания канавки представляет собой часть поверхности цилиндра радиуса R, ось которого перпендикулярна плоскости канавки, диск 5 толщиной H и радиусом R, подвижно соединяющий кулаки и устанавливаемый в канавки, зубья вилок входят в пазы кулаков с образованием разъемного шарнирного карданного соединения таким образом, что короткие зубья одной вилки располагаются напротив длинных зубьев другой вилки.The synchronized universal joint hinge contains two forks 1, 2 having two trunnions symmetrical with respect to parallel planes equidistant from the fork axis by a distance l, with flat parallel lateral surfaces defining the trunnion thickness h, limiting surfaces, grooves in the form of a part of the surface of a cylinder of radius r, the axis of which is perpendicular to the axis of the fork, forming the short and long teeth of the spigot, the short and long teeth of the trunnions are symmetrical with respect to the axis of the fork, two fists 3, 4 with external and supporting surfaces, with two grooves and the outer surface of the rectangular profile with a width of h, the side surfaces of the grooves are symmetrical with respect to parallel planes spaced 2 l apart and perpendicular to the axis of the fist, the surfaces of the base of the grooves are parts of the surfaces of cylinders of radius r whose axes coincide and are parallel to the axis of the fist, and a groove in the central region of the support surface of a rectangular profile of width H and depth 0.3 ... 0.8 R, the side surfaces of the groove are symmetrical about the plane of the groove passing through the axis of the shaft and the perpendicular supporting surface, the surface of the base of the groove is a part of the surface of the cylinder of radius R, the axis of which is perpendicular to the plane of the groove, a disk 5 of thickness H and radius R, movably connecting the fists and installed in the grooves, the teeth of the forks enter the grooves of the fists with the formation of a detachable articulated universal joint connections so that the short teeth of one fork are located opposite the long teeth of the other fork.

Шарнир карданный дисковый синхронный работает следующим образом. Вращение передается от ведущей 1 вилки шарнирного механизма к ведомой 2 вилке за счет зацепления поверхностей зубьев цапф в пазах кулаков 3, 4 и диска 5 в канавках кулаков 3, 4. Устройство представляет собой кинематическую цепь, взаимодействие звеньев которой осуществляется за счет трения скольжения (вилки 1, 2, кулаки 3, 4, диск 5), а также трения качения (кулаки 3, 4, диск 5). Передача вращательного момента от вилок 1, 2 к кулакам 3, 4, от кулака 3 к кулаку 4 через диск 5, устанавливаемый в канавки кулаков 3, 4, осуществляется за счет взаимодействия по поверхностям указанных звеньев, то есть, данные кинематические пары являются простыми. Это позволяет обеспечить предельный передаваемый крутящий момент. Плоские параллельные боковые поверхности зубьев цапф вилок 1, 2 собранного механизма при работе с нулевым углом в шарнире ориентированы в пространстве параллельно друг другу и оси диска 5. При работе взаимодействующие внутренние (оснований) и боковые поверхности пазов кулаков 3, 4 соприкасаются соответственно с боковыми поверхностями и поверхностями пазов цапф вилок 1, 2, а поверхности диска 5 с поверхностями канавок кулаков 3, 4. Поскольку обе вилки 1, 2 могут перемещаться в горизонтальной плоскости за счет взаимодействия зубьев с пазами кулаков 3, 4 и, одновременно, в вертикальной плоскости за счет взаимодействия поверхностей канавок кулаков 3, 4 через диск 6, реализуется карданное шарнирное соединение, обеспечивающее равные угловые скорости вилок 1, 2. За счет развитых поверхностей взаимодействия зубьев цапф вилок 1, 2, кулаков 3, 4 и диска 5, точки контакта, через которые передаются окружные силы, находиться в плоскости, проходящей через биссектрису угла между осями вилок 1, 2 (то есть, также в биссекторной плоскости).The cardan disk synchronous hinge works as follows. The rotation is transmitted from the leading 1 fork of the articulated mechanism to the driven 2 fork due to the engagement of the surfaces of the teeth of the pins in the grooves of the fists 3, 4 and the disk 5 in the grooves of the fists 3, 4. The device is a kinematic chain, the interaction of the links of which is due to sliding friction (forks 1, 2, fists 3, 4, disk 5), as well as rolling friction (fists 3, 4, disk 5). The transmission of torque from the forks 1, 2 to the fists 3, 4, from the fist 3 to the fist 4 through the disk 5, installed in the grooves of the fists 3, 4, is carried out due to the interaction on the surfaces of these links, that is, these kinematic pairs are simple. This allows you to provide maximum transmitted torque. The parallel parallel lateral surfaces of the teeth of the trunnion pins of the forks 1, 2 of the assembled mechanism when working with a zero angle in the hinge are oriented in space parallel to each other and the axis of the disk 5. During operation, the interacting internal (bases) and side surfaces of the grooves of the fists 3, 4 are in contact with the side surfaces, respectively and the surfaces of the grooves of the pins of the forks 1, 2, and the surface of the disk 5 with the surfaces of the grooves of the fists 3, 4. Since both forks 1, 2 can move in the horizontal plane due to the interaction of the teeth with the grooves of the fist 3, 4 and, at the same time, in the vertical plane due to the interaction of the surfaces of the fist grooves 3, 4 through the disk 6, a cardan joint is realized that provides equal angular speeds of the forks 1, 2. Due to the developed interaction surfaces of the teeth of the trunnions of the forks 1, 2, fists 3, 4 and disk 5, the contact points through which the circumferential forces are transmitted, are in the plane passing through the bisector of the angle between the axes of the forks 1, 2 (that is, also in the bisector plane).

Механизм допускает не только изменение угла между осями ведущей 1 и ведомой 2 вилок, но и смещение их по высоте.The mechanism allows not only a change in the angle between the axes of the drive 1 and driven 2 forks, but also their shift in height.

Свободное перемещение вилок относительно кулаков 3, 4 и кулаков 3, 4 относительно диска 5 позволяет компенсировать погрешности сборки механизма и небольшие осевые смещения вилок 1, 2, возникшие в ходе, например, эксплуатации автомобиля с шарниром. Вращение может передаваться под произвольным углом между осями ведущей 1 и ведомой 2 вилок механизма в пределах заданного диапазона (до более 42°). Диапазон изменения угла передачи вращения (максимальный угол в шарнире) ограничивается упором поверхностей зубьев цапф вилок 1, 2. Выполнение цапф вилок 1, 2 с зубьями разной длины позволяет обеспечить больший угол в шарнире без наложения зубьев. Короткие зубья одной вилки 1 (2) в собранном механизме располагаются напротив длинных зубьев другой вилки 2 (1). В результате, при повороте вилок 1, 2 они не мешают друг другу и не ограничивают угол передачи вращения. Цапфы вилок 1, 2 (и, соответственно, пазы кулаков 3, 4) равноудалены относительно осей. Поэтому внешняя поверхность и пазы кулаков 3, 4 не ограничивают глубину канавок на их опорной поверхности. Глубина канавок 0,3…0,8 R обеспечивает необходимое расстояние L между наружными торцами в шарнире и заданную прочность звеньев.The free movement of the forks relative to the fists 3, 4 and fists 3, 4 relative to the disk 5 allows you to compensate for errors in the assembly of the mechanism and small axial displacements of the forks 1, 2 that occurred during, for example, operation of a car with a hinge. Rotation can be transmitted at an arbitrary angle between the axes of the driving 1 and driven 2 forks of the mechanism within a given range (up to more than 42 °). The range of variation of the angle of transmission of rotation (maximum angle in the hinge) is limited by the abutment of the surfaces of the teeth of the pivots of the forks 1, 2. The execution of the pins of the forks 1, 2 with teeth of different lengths allows for a larger angle in the hinge without applying teeth. The short teeth of one fork 1 (2) in the assembled mechanism are located opposite the long teeth of the other fork 2 (1). As a result, when turning the forks 1, 2, they do not interfere with each other and do not limit the angle of transmission of rotation. The axles of the forks 1, 2 (and, accordingly, the grooves of the fists 3, 4) are equidistant with respect to the axes. Therefore, the outer surface and the grooves of the fists 3, 4 do not limit the depth of the grooves on their supporting surface. The depth of the grooves of 0.3 ... 0.8 R provides the necessary distance L between the outer ends in the hinge and the specified strength of the links.

Таким образом, шарнирный механизм является пространственным и обеспечивает равномерную передачу вращения между вилками (1, 2), взаимное положение которых во время работы может изменяться.Thus, the hinge mechanism is spatial and provides uniform transmission of rotation between the forks (1, 2), the mutual position of which during operation can change.

Для ограничения возможности продольного перемещения служат упорные бурты у оснований вилок 1, 2. При этом внешняя ограничивающая деталь взаимодействует с поверхностью упорного бурта и предотвращает продольное перемещение звеньев механизма. Таким образом, например, механизм устанавливается и используется в жестких ведущих мостах транспортных средств различного назначения.To limit the possibility of longitudinal movement, thrust collars at the base of the forks 1, 2 are used. In this case, the external limiting part interacts with the surface of the thrust collar and prevents longitudinal movement of the links of the mechanism. Thus, for example, the mechanism is installed and used in the rigid drive axles of vehicles for various purposes.

Сравнительно большие площади взаимодействующих поверхностей звеньев позволяют передавать значительный крутящий момент при минимальных габаритах шарнира (наименьшее регулируемое расстояние L между торцами), а простота конструкции и высокая твердость взаимодействующих поверхностей, позволяют достичь высокой надежности.The relatively large areas of the interacting surfaces of the links allow a significant torque to be transmitted with minimal dimensions of the hinge (the smallest adjustable distance L between the ends), and the simplicity of design and the high hardness of the interacting surfaces make it possible to achieve high reliability.

По сравнению с прототипом существенно расширяется область применения нового шарнирного механизма за счет возможности регулирования расстояния L между наружными торцами, снижения весогабаритных показателей, упрощения сборки, увеличения максимального угла в шарнире.Compared with the prototype, the scope of application of the new hinge mechanism is significantly expanded due to the possibility of adjusting the distance L between the outer ends, reducing weight and dimensions, simplifying assembly, increasing the maximum angle in the hinge.

Площадь взаимодействующих поверхностей увеличивается за счет выполнения звеньев механизма в заявленном виде. В результате, снижается удельная нагрузка и увеличивается крутящий момент, соответствующий пределу прочности шарнира. Надежность устройства возрастает. Надежность механизма растет и за счет снижения вероятности «задиров» взаимодействующих поверхностей при улучшении условий подвода смазочного материала. За счет большей площади взаимодействующих поверхностей снижается износ звеньев карданного механизма при длительной эксплуатации, что также повышает надежность его работы.The area of interacting surfaces increases due to the implementation of the links of the mechanism in the declared form. As a result, the specific load is reduced and the torque corresponding to the joint strength is increased. The reliability of the device is increasing. Reliability of the mechanism is also growing by reducing the likelihood of "scoring" of interacting surfaces while improving the conditions for supplying lubricant. Due to the larger area of the interacting surfaces, the wear of the links of the cardan mechanism during long-term operation is reduced, which also increases the reliability of its operation.

Повышение надежности расширяет область применения механизма. Заявляемый механизм, в частности, может быть применен в ведущих мостах автомобилей семейства УАЗ.Improving reliability expands the scope of the mechanism. The inventive mechanism, in particular, can be applied in the driving axles of UAZ family vehicles.

Одновременно снижаются материальные затраты при изготовлении нового механизма и его цена за счет оптимизации конструкции звеньев, что дополнительно расширяет область его применения.At the same time, material costs are reduced in the manufacture of a new mechanism and its price due to the optimization of the design of the links, which further expands the scope of its application.

Claims

A synchronized cardan drive hinge containing two forks having two trunnions symmetrical with respect to parallel planes equidistant from the axis of the fork by a distance l, with flat parallel lateral surfaces defining the trunnion thickness h, bounding surfaces, grooves in the form of a part of the surface of a cylinder of radius r, the axis of which is perpendicular to the axis of the fork, forming the short and long teeth of the spigot, the short and long teeth of the trunnions are symmetrical about the axis of the fork, two fists with an external and supporting surfaces, with two the basics on the outer surface of a rectangular profile with a width of h, the side surfaces of the grooves are symmetrical with respect to parallel planes spaced 2 l apart and perpendicular to the axis of the fist, the surfaces of the base of the grooves are parts of the surfaces of cylinders of radius r whose axes coincide and are parallel to the axis of the fist, and with a groove in the central region of the supporting surface of a rectangular profile of width H and depth 0.3 ... 0.8 R, the side surfaces of the groove are symmetrical with respect to the plane of the groove passing through Without the axis of the fist and the perpendicular supporting surface, the surface of the base of the groove is a part of the surface of the cylinder of radius R, the axis of which is perpendicular to the plane of the groove, a disk of thickness H and radius R, movably connecting the fists and mounted in the grooves, the teeth of the forks enter the grooves of the fists with the formation of a detachable hinge the gimbal so that the short teeth of one fork are located opposite the long teeth of the other fork.