Карданный вал наземных транспортных средств

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КАРДАННЫЙ ВАЛ НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Белкард(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Белкард(57) Карданный вал наземных транспортных средств, содержащий три шарнира, промежуточную опору с подшипником и механизм изменения длины, выполненный в виде подвижного шлицевого соединения, отличающийся тем, что средний шарнир выполнен в виде жесткого шестишарикового шарнира равных угловых скоростей, а крайние шарниры выполнены в виде универсального карданного шарнира Гука и/или жесткого шестишарикового шарнира равных угловых скоростей. Фиг. 1 Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к изготовлению карданных валов, которые могут быть использованы в трансмиссиях легковых и грузовых автомобилей. Известны конструкции карданных валов, в которых все три шарнира выполнены в виде универсальных карданных шарниров Гука 1, 2. 502 Недостатком известной конструкции является неравномерность вращения шарниров, вызванная их конструктивной особенностью, повышенная виброактивность и шум, низкая долговечность шарниров и промежуточной опоры с подшипником. Наиболее близким к предложенному является карданный вал, содержащий три сдвоенных карданных шарнира, центрирующее устройство, промежуточную опору с подшипником и механизм изменения длины,выполненный в виде подвижного шлицевого соединения. Крестовины двух универсальных карданных шарниров соединяются специальной вилкой с внутренним устройством опоры и центрирования 3. Недостатком этой конструкции также является неравномерность вращения, способность к возбуждению крутильных и изгибающих колебаний при вращении, большие инерционные моменты, возникающие из-за увеличения массы шариков, большая трудоемкость в изготовлении. Задачей полезной модели является повышение надежности и долговечности шарниров, повышение работоспособности карданного вала, снижение неравномерности вращения, повышение долговечности промежуточной опоры с подшипником, повышение комфортности автомобилей. Поставленная задача решается следующим образом. Согласно полезной модели, карданный вал наземных транспортных средств содержит три шарнира, промежуточную опору с подшипником и механизм изменения длины, выполненный в виде подвижного шлицевого соединения. При этом средний шарнир выполнен в виде жесткого шестишарикового шарнира равных угловых скоростей, а крайние шарниры выполнены в виде универсального карданного шарнира Гука и/или жесткого шестишарикового шарнира равных угловых скоростей. Существенность отличий предлагаемой полезной модели от прототипа заключается в том, что карданный вал наряду с универсальными карданными шарнирами Гука содержит шарниры равных угловых скоростей,что позволяет снизить неравномерность вращения карданного вала, практически исключить возможность возбуждения крутильных и изгибающих колебаний при вращении, снизить массу шариков и обеспечить передачу большого вращающего момента при одинаковой амплитуде колебаний. Сочетание в карданном вале универсальных шарниров Гука и жестких шестишариковых шарниров равных угловых скоростей и обязательное их расположение у промежуточной опоры позволяет обеспечить снижение неравномерности вращения карданного вала от 30(фиг. 1) до 65(фиг. 2) и обеспечить абсолютно одинаковую частоту вращения всех шарниров (фиг. 3). Расположение у промежуточной опоры с подшипником шарнира равных угловых скоростей исключает воздействие на нее дополнительных нагрузок в результате угловых пульсаций в середине вала. Промежуточная опора и подшипник практически разгружены от воздействия сил, возникающих при вращении шарниров, а также от воздействия вибраций, возникающих при неравномерном вращении карданного вала, что обеспечивает повышение долговечности как подшипника, так и промежуточной опоры. При снижении неравномерности вращения и снижении нагрузок на подшипник промежуточной опоры резко снижается уровень шума при работе карданного вала в трансмиссии, что значительно повышает комфортность транспортного средства (особенно важный фактор для легковых автомобилей и пассажирских транспортных средств). Применение наравне с универсальными карданными шарнирами Гука жестких шестишариковых шарниров равных угловых скоростей позволяет получить компактный карданный вал с небольшими габаритами и значительно меньшей массой, что в свою очередь снижает нагрузки на подшипники вторичного вала КПП и подшипники главной передачи заднего моста и повышает их долговечность. Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1-3 представлен продольный разрез карданного вала. Карданный вал содержит два универсальных карданных шарнира Гука 1, промежуточную опору 2 с подшипником, один жесткий шестишариковый шарнир равных угловых скоростей 3 и механизм изменения длины, выполненный в виде подвижного шлицевого соединения 4 (фиг. 1), либо один универсальный карданный шарнир Гука 1, промежуточную опору 2 с подшипником, два жестких шестишариковых шарнира равных угловых скоростей 3 и механизм изменения длины, выполненный в виде подвижного шлицевого соединения 4(фиг. 2), либо три жестких шестишариковых шарнира равных угловых скоростей 3, промежуточную опору 2 с подшипником и механизм изменения длины, выполненный в виде подвижного шлицевого соединения 4(фиг. 3). Карданный вал наземных транспортных средств работает следующим образом. При движении транспортного средства карданный вал передает крутящий момент и в зависимости от скорости движения имеет определенную частоту вращения. Частота вращения карданного вала на прямой передаче равна частоте вращения двигателя и при современных двигателях достигает 6000 об/мин. В силу невозможности расположить агрегаты в одной плоскости и при движениях подвески автомобиля при наездах на препятствие шарниры передают крутящий момент под определенным углом. При этом жесткий шестишариковый шарнир равных угловых скоростей 3 передает вращение с постоянной частотой вращения при любых углах в шарнире. Передача крутящего момента осуществляется шестью шариками, которые располагаются в круглых канавках внутренней звездочки и корпуса, причем независимо от угла поворота шарики остаются сцентрированными относительно центра шарнира. Это достигается в результате применения канавок специальной формы и направляющего сферического сепаратора, расположенного между звездоч 2 502 кой и корпусом. Кроме того, шарнир не вызывает осевого перемещения валов, вследствие чего не увеличивается усилие, действующее на промежуточную опору 2 с подшипником. В процессе работы карданного вала с фактически минимальной (в случае применения одного или двух универсальных карданных шарниров Гука 1 и одного или двух шестишариковых шарниров равных угловых скоростей 3) или равной нулю (в случае применения трех шестишариковых шарниров равных угловых скоростей 3) неравномерностью вращения при любых углах в шарнирах и минимальных осевых нагрузках промежуточная опора 2 с подшипником и механизмом изменения длины, выполненным в виде подвижного шлицевого соединения 4, имеет оптимальные условия работы. Промежуточная опора 2 с подшипником фактически разгружена от вибраций, возникающих в результате неравномерности вращения и осевых нагрузок, и является гасителем колебаний, возникающих только от углового ускорения массы карданного вала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.