Карданный вал наземных транспортных средств

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к изготовлению карданных валов, которые могут быть использованы в трансмиссиях грузовых и легковых автомобилей и ряде других транспортных средств. Карданный вал наземных транспортных средств содержит два шарнира с крестовинами и подшипниками, две фланец-вилки и подвижное шлицевое соединение, выполненное в виде шлицевой втулки с внутренними шлицами и цилиндрической наружной поверхностью, с уплотнением в виде телескопической защиты. Крепление карданного вала с агрегатами транспортного средства выполнено во фланец-вилках через торцовые шлицы. Торцовые шлицы выполнены трапецеидальными и являются одновременно центрирующими элементами. Крестовины изготовлены из стали 60ПП пониженной прокаливаемости с закалкой с нагревом токами высокой частоты и выполнены с конусным переходом шипов в тело крестовины. Рабочие поверхности шлицевой втулки покрыты антифрикционным полимерным материалом. Телескопическая защита выполнена с двухкромочным уплотнением из полиуретановой композиции, контактирующим с покрытой полимером цилиндрической поверхностью втулки. Технический результат - повышение долговечности универсального шарнира, шлицевого соединения, снижение вибраций и трудоемкости монтажа и демонтажа. 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к изготовлению карданных валов, которые могут быть использованы в трансмиссиях грузовых и легковых автомобилей и ряде других транспортных средств.

Известны конструкции карданных валов, в которых крестовины изготовлены из цементуемых хромоникелесодержащих сталей. Крестовины имеют конусный переход шипов в тело, который не является рабочим, а уплотнение в виде манжеты с поджимной пружиной осуществлено по вынесенной цилиндрической поверхности. Фланец-вилки имеют плоскую торцевую поверхность с центрирующим буртиком и отверстиями под крепежные болты, а шлицевое соединение выполнено без полимерного покрытия втулки с защитой в виде гофры или профильного резинового уплотнения, работающего по профилю шлицев и заключенного в специальную обойму, которая заворачивается на вилку [1], [2].

Недостатком известных конструкций является недостаточная прочность крестовин и, как следствие, низкая долговечность шарнира, быстрый износ шлицевого соединения, увеличенный дисбаланс, большая трудоемкость монтажа и демонтажа.

Задачей изобретения является повышение долговечности универсального шарнира, шлицевого соединения, снижение вибраций и трудоемкости монтажа и демонтажа.

Поставленная задача решается следующим образом. Карданный вал наземных транспортных средств содержит два шарнира с крестовинами и подшипниками, две фланец-вилки и подвижное шлицевое соединение, выполненное в виде шлицевой втулки с внутренними шлицами и цилиндрической наружной поверхностью, с уплотнением в виде телескопической защиты, причем крепление карданного вала с агрегатами транспортного средства выполнено во фланец-вилках через торцовые шлицы, при этом торцовые шлицы выполнены трапецеидальными и являются одновременно центрирующими элементами, крестовины изготовлены из стали 60ПП пониженной прокаливаемости с закалкой с нагревом токами высокой частоты и выполнены с конусным переходом шипов в тело крестовины, рабочие поверхности шлицевой втулки пркрыты антифрикционным полимерным материалом, а телескопическая защита выполнена с двухкромочным уплотнением из полиуретановой композиции, контактирующим с покрытой полимером цилиндрической поверхностью втулки.

Существенность отличий предлагаемого изобретения заключается в следующем. Крепление карданного вала к агрегатам автомобиля осуществляется через трапецеидальные торцовые шлицы на фланец-вилках, которые одновременно являются центрирующими элементами. Крутящий момент передается торцовыми шлицами, и болты крепления карданного вала оказываются полностью разгруженными от передачи крутящего момента, т.е. на срез болты не работают, что позволяет уменьшить их количество и, следовательно, значительно облегчить и ускорить монтаж и демонтаж карданного вала.

Применение крестовины из стали 60 ПП пониженной прокаливаемости с закалкой с нагревом токами высокой частоты позволяет значительно уменьшить затраты на ее изготовление и одновременно создать эффект значительного упрочнения поверхностного слоя (сопротивление износу) и вязкой сердцевины (сопротивление изгибающим нагрузкам). Кроме того, конусный переход шипов в тело крестовины позволяет при износе рабочих кромок радиального уплотнения сохранить его работоспособность за счет самоподжатия кромок по поверхности конусного перехода.

Рабочие поверхности шлицевой втулки покрыты полимерным материалом, что обеспечивает высокую износостойкость и уменьшает коэффициент трения в шлицевой паре карданного вала в 2-3 раза, требует минимального технического обслуживания шлицевой пары в процессе эксплуатации, снижает осевые нагрузки на подшипниковые узлы сопрягаемых агрегатов автомобиля примерно на 50%.

Телескопическая защита, выполненная с двухкромочным уплотнением из полиуретановой композиции, контактирующим с покрытой полимером цилиндрической поверхностью втулки, позволяет обеспечить герметичную защиту шлицевой пары на весь срок службы карданного вала.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен продольный разрез карданного вала; на фиг. 2 - шарнир карданного вала в разрезе; на фиг.3 - фланец-вилка карданного вала с торцовыми трапецеидальными шлицами и элементами крепления; на фиг.4 - торцовые трапецеидальные шлицы в разрезе.

Карданный вал наземных транспортных средств содержит два шарнира с крестовинами 1, изготовленными из стали 60ПП пониженной прокаливаемости с закалкой с нагревом токами высокой частоты и выполненными с конусным переходом 2 шипов в тело крестовины, фланец-вилки 3 с торцовыми трапецеидальными шлицами 4, являющимися одновременно и центрирующими элементами, шлицевую втулку 5, рабочие поверхности 6 и 7 которой покрыты антифрикционным полимерным материалом, телескопическую защиту 8 с двухкромочным уплотнением 9 из полиуретановой композиции, контактирующим с покрытой антифрикционным полимерным материалом цилиндрической поверхностью 6 втулки 5, радиальное уплотнение подшипника 10 с рабочими кромками 12, шлицевого соединения 13.

Карданный вал наземных транспортных средств работает следующим образом.

Установка карданного вала на транспортное средство осуществляется через торцовые трапецеидальные шлицы 4 на фланец-вилках 3, которые одновременно являются и центрирующими элементами, и крепятся четырьмя болтами через отверстия 11. Крутящий момент от фланца-вилки 3 передается торцовыми трапецеидальными шлицами 4 и крестовинами 1, изготовленными из стали 60ПП пониженной прокаливаемости с закалкой с нагревом токами высокой частоты между сопрягаемыми агрегатами транспортного средства, при этом рабочие кромки 12 уплотнения 10 работают по конусному переходу 2 шипа крестовины 1.

При движении автомобиля шлицевое соединение 13 карданного вала, кроме передачи крутящего момента, совершает возвратно-поступательное движение (сжатие-отбой подвески автомобиля при движении по неровностям) по рабочим поверхностям 7 шлицевой втулки 5. Аналогичное движение совершает полиуретановое уплотнение 9 с двумя рабочими кромками 14, 15 телескопической защиты 8 по рабочей поверхности 6 шлицевой втулки 5, покрытой антифрикционным полимерным материалом, и предотвращает попадание инородных тел (пыли, влаги) в шлицевое соединение 13.

Источники информации 1. Автомобили МАЗ-6422, МАЗ-5432. Руководство по эксплуатации, издательство Минского автозавода. - Мн., 1981, с.28-30.

2. Лукин П.П., Гаспарян Г.А., Родионов В.Ф. Конструирование и расчет автомобиля. - М.: Машиностроение, 1984, с.153-162.3

Формула изобретения

Карданный вал наземных транспортных средств, содержащий два шарнира с крестовинами и подшипниками, две фланец-вилки и подвижное шлицевое соединение, выполненное в виде шлицевой втулки с внутренними шлицами и цилиндрической наружной поверхностью, с уплотнением в виде телескопической защиты, причем крепление карданного вала с агрегатами транспортного средства выполнено во фланец-вилках через торцовые шлицы, отличающийся тем, что торцовые шлицы выполнены трапецеидальными и являются одновременно центрирующими элементами, крестовины изготовлены из стали 60ПП пониженной прокаливаемости с закалкой с нагревом токами высокой частоты и выполнены с конусным переходом шипов в тело крестовины, рабочие поверхности шлицевой втулки покрыты антифрикционным полимерным материалом, а телескопическая защита выполнена с двухкромочным уплотнением из полиуретановой композиции, контактирующим с покрытой полимером цилиндрической поверхностью втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4