RU2808854C1 - Universal joint - Google Patents
Universal joint Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808854C1 RU2808854C1 RU2022126185A RU2022126185A RU2808854C1 RU 2808854 C1 RU2808854 C1 RU 2808854C1 RU 2022126185 A RU2022126185 A RU 2022126185A RU 2022126185 A RU2022126185 A RU 2022126185A RU 2808854 C1 RU2808854 C1 RU 2808854C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- intermediate link
- shafts
- ball
- groove
- driven
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности, к универсальным сферическим шарнирам, предназначенным для соединения валов с меняющимися углами с передачей крутящего момента.The invention relates to mechanical engineering, in particular, to universal spherical joints designed for connecting shafts with changing angles to transmit torque.
Известен карданный шарнир (патент RU 2232309, F16D 11/06, опубл. 10.07.2004), который содержит вилки, игольчатые подшипники, крестовину с втулками, радиальные и осевые уплотнения. Втулка шипа крестовины выполнена в виде стакана, при этом в основании корпуса игольчатого подшипника и упомянутой втулки расположены центральные соосные отверстия, каждое из которых выполнено в виде правильного выпуклого многоугольника, а между основанием корпуса игольчатого подшипника и крышкой установлен уплотнительный элемент.A universal joint is known (patent RU 2232309, F16D 11/06, publ. 07/10/2004), which contains forks, needle bearings, a cross with bushings, radial and axial seals. The bushing of the crosspiece tenon is made in the form of a glass, while at the base of the needle bearing housing and the said bushing there are central coaxial holes, each of which is made in the form of a regular convex polygon, and a sealing element is installed between the base of the needle bearing housing and the cover.
К недостаткам карданного шарнира можно отнести то, что в процессе работы шипы крестовины из-за неравномерного износа выходят из строя и не могут быть заменены без демонтажа карданной передачи.The disadvantages of the cardan joint include the fact that during operation, the spider spikes fail due to uneven wear and cannot be replaced without dismantling the cardan drive.
Так же известен карданный механизм (RU 2499918С1, F16D 3/46, опубл. 27.11.2013) содержит жесткую муфту, соединяющую вилки. Муфта выполнена в виде муфты-звездочки, а вилки соединены с муфтой по кольцевым пазам через заходные плоскости перпендикулярно друг другу. Технический результат: упрощение как конструкции карданного механизма (карданное соединение, шарнир Гука, карданный шарнир, шарнирная муфта, кардан), так и процесса его сборки-разборки.The cardan mechanism is also known (RU 2499918С1, F16D 3/46, publ. November 27, 2013) contains a rigid coupling connecting the forks. The coupling is made in the form of a star coupling, and the forks are connected to the coupling along annular grooves through the lead-in planes perpendicular to each other. Technical result: simplification of both the design of the cardan mechanism (universal joint, Hooke's joint, cardan joint, articulated coupling, cardan) and the process of its assembly and disassembly.
В качестве недостатка следует отметить, что заходные плоскости не обеспечивают надежное сцепление этих плоскостей с муфтой, к тому же вилки механизма не обладают достаточной прочностью для передачи крутящего момента.As a disadvantage, it should be noted that the lead-in planes do not provide reliable adhesion of these planes to the coupling, moreover, the forks of the mechanism do not have sufficient strength to transmit torque.
Наиболее близким по технической сущности является универсальный шарнир (RU 2124151С1, F16D 3/26, 27.12.1998), выбранный в качестве прототипа. Универсальный шарнир для передачи вращательного движения между валами в месте пересечения осей для валов с пересекающимися осями не под постоянным углом, содержит ведущую и ведомую вилки с промежуточным звеном. Достигается это тем, что все контактные поверхности ведущей и ведомой вилок, а также и соединительного звена выполнены плоскими и цилиндрическими, т.е. все поверхности первого порядка. Контакт между взаимодействующими деталями осуществляется по площадкам, а не линейный или точечный. Размер контактных площадок варьируется.The closest in technical essence is the universal joint (RU 2124151С1, F16D 3/26, 12/27/1998), chosen as a prototype. A universal joint for transmitting rotational motion between shafts at the intersection of axes for shafts with intersecting axes not at a constant angle, contains a driving and driven fork with an intermediate link. This is achieved by the fact that all contact surfaces of the driving and driven forks, as well as the connecting link, are made flat and cylindrical, i.e. all surfaces are of first order. Contact between interacting parts is carried out along platforms, and not linear or point. The size of the pads varies.
Недостатком универсального шарнира является неточности сборки механизма собранного из отдельных дисков, которые могут привести к заеданиям в механизме, большому износу в процессе работы. Такой механизм не способен выдерживать больших крутящих моментов.The disadvantage of the universal joint is the inaccuracy in the assembly of the mechanism assembled from individual disks, which can lead to jamming in the mechanism and a lot of wear during operation. Such a mechanism is not able to withstand high torques.
Целью изобретения является упрощение конструкции шарнира, увеличение передаточного крутящего момента.The purpose of the invention is to simplify the design of the hinge and increase the transmission torque.
Для решения поставленной задачи предлагается использовать шаровые цапфы, соединяемые с промежуточным звеном и имеющие взаимное перпендикулярное перемещение шлицов по канавкам.To solve this problem, it is proposed to use ball pins connected to the intermediate link and having mutual perpendicular movement of the splines along the grooves.
Технический результат достигается тем, что на ведомый вал жестко крепится шар, образуя ведомую шаровую цапфу, с кольцевым шлицом прямоугольного типа, расположенным вертикально по образующей шара. Шар вставляется в шарообразную полость промежуточного звена по скользящей посадке шлицом в канавку прямоугольного сечения, выполненной на внутренней поверхности шарообразной полости и закрепляется защелкой обеспечивающей только вращательное движение ведомой шаровой цапфы. На внешней сферической поверхности промежуточного звена, соединяемого с внутренней шарообразной поверхностью ведущей шаровой цапфы в горизонтальной плоскости по образующей, выполнена горизонтальная кольцевая проточка прямоугольного сечения, в которую вставляется горизонтальный кольцевой шлиц, сделанный на внутренней поверхности ведущей шаровой цапфы. Такая конструкция обеспечивает перемещение ведомой цапфы с валом в вертикальной плоскости, а ведущей цапфы с валом в горизонтальной плоскости, это обеспечивает возможность карданного соединения валов.The technical result is achieved by the fact that a ball is rigidly attached to the driven shaft, forming a driven spherical journal, with a rectangular-type annular spline located vertically along the generatrix of the ball. The ball is inserted into the spherical cavity of the intermediate link through a sliding fit with a spline into a rectangular groove made on the inner surface of the spherical cavity and is secured with a latch that provides only rotational movement of the driven ball pin. On the outer spherical surface of the intermediate link, connected to the inner spherical surface of the drive ball pin in a horizontal plane along the generatrix, there is a horizontal annular groove of rectangular cross-section into which a horizontal annular slot made on the inner surface of the drive ball pin is inserted. This design ensures the movement of the driven axle with the shaft in a vertical plane, and the driving axle with the shaft in a horizontal plane, this ensures the possibility of cardan connection of the shafts.
На фиг. 1 схематично представлен универсальный шарнир, на фиг. 2 ведомая цапфа, на фиг. 3 ведущая цапфа, на фиг. 4 промежуточное звено. Универсальный шарнир для передачи вращательного движения между валами в месте пересечения осей для валов с пересекающимися осями не под постоянным углом содержит ведущую 1 и ведомую 3 шаровые цапфы с промежуточным звеном 2, шарнирно скрепленные стопорными кольцами 4, это достигается тем, что все контактные поверхности ведущей 1 и ведомой 3 шаровых цапф, а также и соединительного звена 2 выполнены шарообразными, а контакт взаимодействующими деталями осуществляется между горизонтальным шлицом 7 ведущей шаровой цапфы 1, выполненной на внутренней поверхности, и канавкой промежуточного звена 2, выполненной на внешней шаровой поверхности, промежуточным звеном 2 с канавкой, выполненной на внутренней шаровой поверхности 9, и вертикальным шлицом 8, выполненным на внешней шаровой поверхности ведомой шаровой цапфы 3, размер контактных площадок варьируется.In fig. 1 schematically shows a universal joint; Fig. 2 driven axle, in fig. 3 driving axle, in fig. 4 intermediate link. A universal joint for transmitting rotational motion between shafts at the intersection of axes for shafts with intersecting axes not at a constant angle contains a drive 1 and a driven 3 ball pins with an intermediate link 2, hingedly fastened with retaining rings 4, this is achieved by the fact that all contact surfaces of the drive 1 and the driven 3 ball pins, as well as the connecting link 2, are made spherical, and the contact of the interacting parts is between the horizontal slot 7 of the driving ball pin 1, made on the inner surface, and the groove of the intermediate link 2, made on the outer spherical surface, the intermediate link 2 with a groove made on the inner ball surface 9, and a vertical slot 8 made on the outer ball surface of the driven ball pin 3, the size of the contact pads varies.
Контакт взаимодействующими деталями осуществляется между горизонтальным шлицом 7 ведущей шаровой цапфы 1, выполненным на внутренней поверхности, и канавкой промежуточного звена 2, выполненной на его внешней шаровой поверхности, канавкой 9, выполненной на внутренней шаровой поверхности промежуточного звена, и вертикальным шлицом 8, выполненным на внешней шаровой поверхности ведомой шаровой цапфы 3. Размер контактных площадок варьируется.Contact between the interacting parts is between the horizontal spline 7 of the drive ball pin 1, made on the inner surface, and the groove of the intermediate link 2, made on its outer spherical surface, the groove 9, made on the inner spherical surface of the intermediate link, and the vertical spline 8, made on the outer spherical surface of the driven ball pin 3. The size of the contact pads varies.
Устройство универсальный шарнир для соединения валов, передающих крутящий момент под различными, возможно, меняющимися углами работает следующим образом. При вращении ведущего вала крутящий момент ведущей шаровой цапфе 1 воздействует через горизонтальный шлиц 7 на стенки канавки вращая промежуточное звено 2, которое своим шлицом 8 воздействует на стенки канавок ведомой шаровой цапфы 3 передавая крутящий момент на ведомый вал. При этом шаровые цапфы 1, 2 и промежуточное звено могут поворачиваться относительно друг друга на углы более 90°.A universal joint device for connecting shafts that transmit torque at different, possibly changing angles, works as follows. When the drive shaft rotates, the torque of the drive ball pin 1 acts through the horizontal spline 7 on the walls of the groove, rotating the intermediate link 2, which with its spline 8 acts on the walls of the grooves of the driven ball pin 3, transmitting torque to the driven shaft. In this case, the ball pins 1, 2 and the intermediate link can be rotated relative to each other at angles of more than 90°.
Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает перемещение ведомой цапфы с валом в вертикальной плоскости, а ведущей цапфы с валом в горизонтальной плоскости, это обеспечивает возможность карданного соединения валов. Площадь контактов шлицов и канавок больше чем вилок карданной передачи отсюда использование заявляемого изобретения позволит повысить долговечность карданных передач или снизить их вес и металлоемкость, снизить расколы по эксплуатации и ремонту.Thus, the proposed design ensures the movement of the driven axle with the shaft in a vertical plane, and the driving axle with the shaft in a horizontal plane, this provides the possibility of cardan connection of the shafts. The contact area of the splines and grooves is larger than that of the forks of the cardan transmission, hence the use of the claimed invention will increase the durability of the cardan transmissions or reduce their weight and metal consumption, and reduce breakdowns during operation and repair.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808854C1 true RU2808854C1 (en) | 2023-12-05 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2956187A (en) * | 1960-10-11 | Nested flexible coupling for dynamoelectric machines | ||
| SU1765569A1 (en) * | 1990-03-29 | 1992-09-30 | Московский институт радиотехники, электроники и автоматики | Joint coupling under load |
| US5573463A (en) * | 1994-05-20 | 1996-11-12 | Continental Emsco Company | Elastomeric drive line coupling for transmitting torque and simultaneously accomodating shaft misalignments and angular deflections |
| RU2499918C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Cardan mechanism |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2956187A (en) * | 1960-10-11 | Nested flexible coupling for dynamoelectric machines | ||
| SU1765569A1 (en) * | 1990-03-29 | 1992-09-30 | Московский институт радиотехники, электроники и автоматики | Joint coupling under load |
| US5573463A (en) * | 1994-05-20 | 1996-11-12 | Continental Emsco Company | Elastomeric drive line coupling for transmitting torque and simultaneously accomodating shaft misalignments and angular deflections |
| RU2499918C1 (en) * | 2012-07-17 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Cardan mechanism |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7621816B2 (en) | Driveshaft comprising a counter track joint featuring a delimited axial displacement path | |
| US4799817A (en) | Double hookes joint | |
| US20250180076A1 (en) | Coupling | |
| RU2808854C1 (en) | Universal joint | |
| US3488979A (en) | Universal joints | |
| US20240159277A1 (en) | Transmission assembly for transmitting torque across an angular connection between a torsional drive component and a torsionally driven component | |
| JPS6147328B2 (en) | ||
| US20160305487A1 (en) | Coupling | |
| US11092199B2 (en) | Down-hole motor universal joint assembly | |
| RU2593909C1 (en) | Conical inertial crusher with modernised transmission | |
| US4846763A (en) | Universal joint with improved bearing and seal construction | |
| CN2700632Y (en) | Ball type universal coupling | |
| US1861364A (en) | Universal joint | |
| WO2014107813A1 (en) | System, method and apparatus for a flexible joint for a downhole drilling motor | |
| EP4124771A1 (en) | Articulated joint for transmitting rotation between two shafts with pivot pins extending radially inwardly from the outer coupling part | |
| RU2844911C1 (en) | Ball joint | |
| RU234818U1 (en) | Kukushkin cardan joint | |
| RU2347120C1 (en) | Hinged-lever linkage | |
| RU2850812C1 (en) | Universal cardan joint | |
| RU2149291C1 (en) | Universal joint | |
| RU2782050C1 (en) | Clutch article | |
| RU2106548C1 (en) | Universal joint | |
| US20250305543A1 (en) | Transmission assembly for transmitting torque across an angular connection between a torsional drive component and a torsionally driven component | |
| US3514973A (en) | Universal joint | |
| US3108456A (en) | Homokinetic universal joing for large angles of misalignment |