Подшипниковый узел карданного вала, карданный вал и способ изготовления такого вала
Изобретение относится к элементу крепления для системы карданного вала, содержащей передний вал, вал, состоящий из двух или нескольких частей, в частности к подшипниковому узлу с подушкой подшипника. Подшипниковый узел (10) для системы карданного вала содержит раму (12), окружающую отверстие (16), гибкий виброизолятор (20), расположенный в отверстии (16), и шарикоподшипник (50), установленный в центральном отверстии (24) виброизолятора (20). В центральное отверстие (24) виброизолятора (20) вставлен сферический стакан (40), выполненный с возможностью сферического поворачивания таким образом, что в положении регулировки изменяется ось вращения (х) шарикоподшипника (50) на угол отклонения (α) при приложении вращающей силы. Кольцевой элемент (30) имеет соответствующую изогнутую стенку (35), которая находится в непосредственном контакте с центральным отверстием (24) виброизолятора (20) со стороны радиальной наружной части, и сферический стакан (40) наклонен к радиальной внутренней части от внешней периферии (42). Технический результат: продление эффективного срока службы регулируемой в осевом направлении подушки подшипника для системы карданного вала. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к элементу крепления для системы карданного вала, содержащей передний вал, вал, состоящий из двух или нескольких частей, в частности к подшипниковому узлу с подушкой подшипника.
Предшествующий уровень техники
Гибкие элементы крепления валов транспортных средств, в частности карданных валов, имеют подшипниковые узлы, содержащие сильфонные элементы крепления, расположенные на центральной оси в U-образной раме, например, виброизоляторы, и подшипник, который закреплен в середине переднего вала. Подшипниковый узел надежно закреплен на нижней части транспортного средства. Карданный вал шарнирно соединен подшипником внутри подшипникового узла. Во время установки необходимо изменить ось выдвижения карданного вала из-за неправильного или неподходящего положения подшипникового узла ввиду различных причин. Невозможность изменения оси приведет к деформации сильфонного элемента крепления, способствующего гашению вибрации.
В патентной публикации US 5172985 A раскрыт узел карданного вала, который может регулироваться автоматически, при этом обеспечивая достаточную виброизоляцию в случае смещения карданного вала. Анкерный фланец и задняя штампованная пластина прочно соединены друг с другом с помощью боковых блоков, которые снабжены отверстиями с резьбой, так что этот узел может быть закреплен под изогнутым кронштейном из листового металла, боковые кромки которого снабжены прорезями и отверстиями для крепления и регулировки подшипника.
В документе ЕР 0160212 раскрыт узел крепления, подходящий для крепления карданного вала на корпусе транспортного средства. Наружный элемент прикреплен к корпусу транспортного средства посредством U-образного соединения, а во внутреннем элементе расположена дорожка качения разъемного вала. Каждый край соединения шарнирно соединен одним концом с корпусом транспортного средства соответствующими поворотными средствами, которые включают крепежный кронштейн для крепления к корпусу транспортного средства, а другим свободным концом - с наружным элементом соответствующими поворотными средствами, расположенными в установочных отверстиях, образованных фланцами. Каждое поворотное средство содержит шарнир с резиновой втулкой, и жесткость при кручении шарнира можно регулировать, изменяя характеристики втулки.
В документе US 2016305475 A1 раскрыто центральное опорное устройство для карданного вала транспортного средства, которое может содержать внутреннее подшипниковое устройство, выполненное с возможностью поддержки короткого вала с возможностью осевого перемещения, причем короткий вал соединен между передним валом и задним валом карданного вала, внешнее подшипниковое устройство, установленное на внешней стороне внутреннего подшипникового устройства для поддержки короткого вала с возможностью осевого вращения, и изолятор, установленный с возможностью упругой деформации между внешней стороной внешнего подшипникового устройства и кронштейном, прикрепленным к кузову транспортного средства.
В документе KR 20020006893 А раскрыта конструкция карданного вала для предотвращения увеличения угла изгиба карданных валов путем установки сферического подшипника на центральный подшипник, тем самым предотвращая вибрацию и шум транспортного средства. Указанная конструкция карданного вала содержит передний карданный вал (21), установленный на стороне двигателя, задний карданный вал (22), установленный на полуоси дифференциала, обращенной к переднему карданному валу, промежуточный вал, расположенный между передним и задним карданными валами для соединения переднего и заднего карданных валов, центральный подшипник (24), установленный на промежуточном валу для поддержки промежуточного вала, сферический подшипник (25), установленный на центральном подшипнике для предотвращения увеличения угла изгиба (В), и кронштейн (26), установленный на промежуточном валу и прикрепленный к кузову (30) транспортного средства.
В документе KR 20070045604 А раскрыта конструкция для предотвращения деформации центрального подшипника карданного вала, которая улучшает характеристики шума, вибрации и жесткости в центральном подшипнике, предотвращая деформацию центрального подшипника карданного вала даже при изменении положения и/или угла установки карданного вала. Указанная конструкция центрального подшипника карданного вала образована сферическим выступом (20) по окружности карданного вала (1) и центральным подшипником, контактирующим с карданным валом (1), при этом дорожка (4а) характеризуется тем, что сформирована сферическая канавка (21), соответствующая сферическому выступу (20).
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является продление эффективного срока службы регулируемой в осевом направлении подушки подшипника для системы карданного вала.
Для достижения вышеупомянутой цели в настоящем изобретении предусмотрен подшипниковый узел, содержащий раму, окружающую отверстие, гибкий виброизолятор, расположенный в отверстии, и шарикоподшипник, установленный в центральном отверстии виброизолятора. Подшипниковый узел содержит сферический стакан, вставленный в центральное отверстие виброизолятора, выполненный с возможностью сферического поворачивания таким образом, что в положении регулировки изменяется ось вращения шарикоподшипника на угол отклонения при приложении вращающей силы. Подшипниковый узел содержит сферический стакан, имеющий центральное отверстие, контактирующее с виброизолятором, и вращающийся за счет приложения вращающей силы в положении регулировки, при этом подшипник приводится в сферическое поворачивание для изменения оси вращения на угол отклонения.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения содержит кольцевой элемент, имеющий соответствующую изогнутую стенку, которая находится в непосредственном контакте с центральным отверстием виброизолятора со стороны радиальной наружной части, и сферический стакан наклонен к радиальной внутренней части от внешней периферии. Кольцевой элемент облегчает сцепление сферического стакана с виброизолятором. Это позволяет подшипниковому узлу легко поворачиваться в регулируемом положении, сохраняя при этом его компактную конструкцию. Кольцевой элемент предпочтительно выполнен из металла и имеет форму плоского кольца. В альтернативном варианте осуществления он может состоять из более чем одного кольца или конструкции, выполненной из разного профиля поперечного сечения или композитного полимера.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения изогнутая стенка кольцевого элемента имеет вогнутую по окружности форму по существу такого же диаметра, как у внешней периферии сферического стакана. Таким образом, сферический стакан, например, с подходящим коэффициентом трения может вращаться встык с дополнительным усилием в кольцевом элементе.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения длина внешней периферии сферического стакана по существу равна длине изогнутой стенки в поперечном направлении. В коаксиальном положении сферический стакан полностью совмещен с кольцевым элементом, образуя компактную конструкцию. Альтернативно, возможна форма сферического стакана, выступающая из кольцевого элемента за счет его большей длины, или форма сферического стакана, вдавленная внутрь кольцевого элемента за счет того, что он короче.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения два противоположных внутренних отверстия кольцевого элемента имеют форму полой усеченной сферы, которая непосредственно вставлена в центральное отверстие. Форма усеченной сферы позволяет сферическому стакану легко входить в вогнутую форму вращающейся поверхности, удерживая плоские части наклоненными.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения отверстие, центральное отверстие и подшипник коаксиально выровнены по оси вращения. Таким образом, получается конструкция, которая эффективно гасит вибрацию, возникающую при вращении, и работает бесшумно и стабильно при динамических нагрузках.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения виброизолятор по существу содержит каучуковый материал. Каучуковый материал продлевает срок службы подшипникового узла за счет гашения его вибрации и длительного срока службы.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения вращающая сила сферического стакана в положении регулировки составляет по меньшей мере 1 Н. Это предотвращает самопроизвольное вращение или вращение в результате вибраций сферического стакана, обеспечивая функцию самоблокировки.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения подшипниковый узел содержит выступающие части, выступающие сверху радиально наружу друг от друга. Указанные выступающие части позволяют легко закрепить подшипниковый узел на шасси транспортного средства.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения включает систему карданного вала, содержащую подшипниковый узел по любому из предыдущих пунктов.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения включает этапы, на которых: совмещают передний вал и задний вал, установленные в подшипниковый узел, с промежуточным шарниром между ними, по оси вращения; закрепляют подшипниковый узел на оси вращения под углом отклонения; и совмещают передний вал и/или задний вал в подшипниковом узле путем вращения сферического стакана до оси отклонения в положении регулировки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен вид спереди варианта осуществления составного карданного вала, готового к установке в транспортном средстве.
На фиг. 2 представлен вид спереди иллюстративного варианта осуществления установленного в карданном валу подшипникового узла согласно настоящему изобретению.
На фиг. 3 представлено поперечное сечение карданного вала, показанного на фиг. 2, со сферическим стаканом на оси отклонения в положении регулировки.
Подробное описание изобретения
В данном подробном описании объект описан со ссылкой на примеры без каких-либо ограничений, а лишь для лучшего представления объекта.
На фиг. 1 представлен вид спереди состоящего из двух частей карданного вала, содержащего иллюстративный вариант осуществления подшипникового узла согласно настоящему изобретению. Передний вал (1) и задний вал (2) проходят вдоль одной и той же оси вращения (х). Передний вал (1) содержит передний шарнир (3) на свободном конце. С другой стороны, на противоположном свободном конце задний вал (2) содержит задний шарнир (5). Передний и задний валы (1, 2) соединены с возможностью вращения друг с другом посредством промежуточного шарнира (4) с лицевой стороны. Подшипниковый узел (10) крепит передний вал (1) его центральной частью к шасси транспортного средства (не показано) так, чтобы он совпадал с осью вращения (х).
Подшипниковый узел (10), показанный спереди на фиг. 2, содержит полую короткую цилиндрическую раму (12). На раме (12) расположена выступающая часть (14) в виде атриумной конструкции, которая обращена радиально наружу в обоих направлениях. Выступающая часть (14) встроена в раму (12). Полый цилиндрический виброизолятор (20), изготовленный из каучукового материала, вставлен в круглое отверстие (16), ограниченное рамой (12) и проходящее через центр оси вращения (х). Наружные стенки (22) виброизолятора (20) имеют цилиндрическую форму и входят непосредственно в отверстие (16). Над виброизоляторами (20) расположены канавки (26) в виде отверстий, которые равномерно разнесены друг от друга в поперечном направлении. Канавки (26) улучшают виброизоляционные свойства виброизоляторов (20). В центре виброизоляторов (20) находится круглое центральное отверстие (24). Центральное отверстие (24) центрировано в окружности, коаксиально оси вращения (х).
Кольцевой элемент (30) вставлен непосредственно в центральное отверстие (24) через наружные стенки. Кольцевой элемент (30) изготовлен из металлического материала. На фиг. 3 подшипниковый узел (10) показан в боковом разрезе. Внутренняя часть кольцевого элемента (30) содержит изогнутую стенку (35) вогнутой формы. Передняя часть (32) и задняя часть (34), образующие лицевые поверхности кольцевого элемента (30), являются плоскими. Сферический стакан (40), изготовленный из композитного материала, прикреплен к изогнутой стенке (35) посредством образования сферического шарнира, имеющего свободу вращения. Длина стороны сферического стакана (40) в направлении оси вращения (х) равна длине стороны кольцевого элемента (30). Сферический стакан (40) содержит большую центральную втулку (43). Диаметр центральной втулки (43) по существу равен диаметру наружной дорожки (52) качения устанавливаемого в нее шарикоподшипника (50). Центральная втулка (43) имеет конструкцию с цилиндрическими отверстиями с диаметром по всей длине.
Цилиндрический шарикоподшипник (50) движется от наружной дорожки (52) качения к центральной втулке (43). Передний вал (1) проходит через внутреннюю дорожку (56)качения, коаксиально наружной дорожке (52) качения шарикоподшипника (50). Внешняя периферия (42) сферического стакана (40) может перемещаться по изогнутой стенке (35). Таким образом, сферический стакан (40) поворачивается на угол отклонения (α) после установки переднего вала (1) и удлиняется по оси отклонения (х'). Благодаря сферическому шарниру, образованному сферическим стаканом (40), ось отклонения (х') может иметь вертикальные или горизонтальные угловые составляющие относительно оси вращения (х). То есть сферический стакан (40) может быть выровнен для компенсации осевых отклонений, возникающих по двум осям.
На фиг. 3 показано поперечное сечение шарикоподшипника (50), отрегулированного по оси отклонения (х') посредством поворота на угол отклонения (α) сферического стакана (40) оператором. Сферический стакан (40) расположен в боковом наклонном положении в задней части (32) кольцевого элемента (30), которая обращена к заднему валу, и передней части (34), которая обращена к переднему валу (1), образуя зазор по направлению к краю. В этот момент оператор прилагает силу приблизительно 1 Н из-за трения между сферическим стаканом (40), изготовленным из композитного материала, и изогнутой стенкой (35) в положении регулировки. Сферический стакан (40) затем снова сохраняет свое положение в положении регулировки в рабочем положении за счет трения. В этом положении внешняя периферия сферического стакана (40) выступает из нижней части (44) в заднюю часть (32) и из верхней части (45) в переднюю часть (34). После положения регулировки отверстие рамы (12) и центральное отверстие (24) виброизолятора (20) сохраняют свое коаксиальное положение с кольцевым элементом (30) на оси вращения (х), а сферический стакан (40), центральная втулка (43) и шарикоподшипник (50) коаксиально закреплены по оси отклонения (х').
Ссылочные обозначения
1. Подшипниковый узел (10) для системы карданного вала, содержащий раму (12), окружающую отверстие (16), гибкий виброизолятор (20), расположенный в отверстии (16), и шарикоподшипник (50), установленный в центральном отверстии (24) виброизолятора (20), при этом в центральное отверстие (24) виброизолятора (20) вставлен сферический стакан (40), выполненный с возможностью сферического поворачивания таким образом, что в положении регулировки изменяется ось вращения (х) шарикоподшипника (50) на угол отклонения (α) при приложении вращающей силы,
отличающийся тем, что кольцевой элемент (30) имеет соответствующую изогнутую стенку (35), которая находится в непосредственном контакте с центральным отверстием (24) виброизолятора (20) со стороны радиальной наружной части, и сферический стакан (40) наклонен к радиальной внутренней части от внешней периферии (42).
2. Подшипниковый узел по п. 1, отличающийся тем, что изогнутая стенка (35) кольцевого элемента (30) имеет вогнутую по окружности форму по существу такого же диаметра, как у внешней периферии (42) сферического стакана (40).
3. Подшипниковый узел по п. 1 или 2, отличающийся тем, что длина внешней периферии (42) сферического стакана (40) по существу равна длине изогнутой стенки (35) в поперечном направлении.
4. Подшипниковый узел по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что два противоположных внутренних отверстия (46) кольцевого элемента (30) имеют форму полой усеченной сферы, которая непосредственно вставлена в центральное отверстие (24).
5. Подшипниковый узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отверстие (16), центральное отверстие (24) и шарикоподшипник (50) коаксиально выровнены относительно оси вращения (х).
6. Подшипниковый узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что виброизолятор (20) по существу содержит каучуковый материал.
7. Подшипниковый узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что вращающая сила сферического стакана (40) в положении регулировки составляет по меньшей мере 1 Н.
8. Подшипниковый узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что подшипниковый узел (10) содержит выступающие части (14), выступающие сверху радиально наружу друг от друга.
9. Карданный вал, содержащий подшипниковый узел по любому из предыдущих пунктов.
10. Способ изготовления карданного вала по п. 9, включающий этапы, на которых: совмещают передний вал (1) и задний вал (2), установленные в подшипниковый узел (10), с промежуточным шарниром (4) между ними, по оси вращения (х); закрепляют подшипниковый узел (10) на оси вращения (х) под углом отклонения (α) и совмещают передний вал (1) и/или задний вал (2) в подшипниковом узле (10) путем вращения сферического стакана (40) до оси отклонения (х') в положении регулировки.
