карданный шарнир

Формула изобретения

Карданный шарнир, содержащий две вилки и расположенную между ними крестовину, соединенные друг с другом игольчатыми подшипниками, закрепленными стопорными элементами, при этом на игольчатом подшипнике установлена обойма с размещенным в ней внутренним уплотнительным элементом, а каждый шип крестовины выполнен с рабочей и посадочной цилиндрическими поверхностями и снабжен наружным уплотнительным элементом, установленным на посадочной цилиндрической поверхности, отличающийся тем, что внутренний уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными внутренней и наружной эластичными юбками, вытянутыми вдоль оси игольчатого подшипника в направлении к центру крестовины, с длинами, обеспечивающими их ступенчатое расположение, при этом юбки образуют внутреннюю и наружную кольцевые полости в теле внутреннего уплотнительного элемента и выполнены с возможностью контактирования внутренней эластичной юбки с рабочей поверхностью шипа крестовины и наружной эластичной юбки с посадочной поверхностью шипа крестовины, а наружный уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными наружной и внутренней эластичными юбками, вытянутыми вдоль оси шипа крестовины, причем наружная эластичная юбка выполнена вытянутой к центру крестовины с возможностью контактирования с обоймой игольчатого подшипника, а внутренняя эластичная юбка выполнена вытянутой от центра крестовины и установлена в наружной кольцевой полости внутреннего уплотнительного элемента с зазорами относительно стенок этой полости, образуя при этом лабиринт.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к карданным шарнирам и может быть использовано преимущественно в трансмиссиях транспортных средств.

Известен карданный шарнир, содержащий две вилки и расположенную между ними крестовину, соединенные друг с другом игольчатыми подшипниками, закрепленными стопорными элементами, при этом на игольчатом подшипнике установлена обойма с размещенным в ней уплотнительным элементом и каждый шип крестовины снабжен уплотнительным элементом [1]

Недостатком указанной конструкции является необходимость разборки карданного шарнира для пополнения и замены смазки, что существенно увеличивает трудоемкость технического обслуживания.

Известен также карданный шарнир, содержащий две вилки и расположенную между ними крестовину, соединенные друг с другом игольчатыми подшипниками, закрепленными стопорными элементами, при этом на игольчатом подшипнике установлена обойма с размещенным в ней уплотняющим элементом и каждый шип крестовины снабжен уплотнительным элементом [2]

Недостатками указанного карданного шарнира являются повышенная трудоемкость изготовления крестовины, так как на шипах необходимо выполнить три цилиндрические поверхности разного диаметра: нерациональное использование объема под уплотнение, что приводит к увеличению габаритов карданного шарнира.

Целью изобретения является снижение материалоемкости и повышение долговечности карданного шарнира, а также снижение трудоемкости изготовления деталей карданного шарнира.

Цель достигается тем, что внутренний уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными внутренней и наружной эластичными юбками, вытянутыми вдоль оси игольчатого подшипника в направлении к центру крестовины, с длинами, обеспечивающими их ступенчатое расположение, при этом юбки образуют внутреннюю и наружную кольцевые полости в теле внутреннего уплотнительного элемента и выполнены с возможностью взаимодействия внутренней эластичной юбки с рабочей поверхностью шипа крестовины и наружной эластичной юбки с посадочной поверхностью шипа крестовины, а наружный уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными наружной и внутренней эластичными юбками, вытянутыми вдоль оси шипа крестовины, причем наружная эластичная юбка выполнена вытянутой к центру крестовины с возможностью взаимодействия с обоймой игольчатого подшипника, а внутренняя эластичная юбка выполнена вытянутой от центра крестовины и установлена в наружной кольцевой полости внутреннего уплотнительного элемента с зазорами относительно поверхностей этой полости, образуя при этом лабиринт.

Существенными признаками предлагаемого решения являются: концентричность расположения эластичных юбок уплотнительных элементов; вытянутость в одну сторону вдоль оси игольчатого подшипника в направлении к центру крестовины эластичных юбок внутреннего уплотнительного элемента; вытянутость в противоположные стороны вдоль оси шипа крестовины эластичных юбок наружного уплотнительного элемента; контактирование наружной эластичной юбки наружного уплотнительного элемента с обоймой игольчатого подшипника; размещение внутренней юбки наружного уплотнительного элемента в наружной кольцевой полости внутреннего уплотнительного элемента с зазорами относительно поверхностей этой полости с образованием лабиринта; ступенчатое расположение эластичных юбок внутреннего уплотнительного элемента, обеспечиваемое подбором их длин; контактирование внутренней эластичной юбки внутреннего уплотнительного элемента с рабочей поверхностью шипа крестовины; контактирование наружной эластичной юбки внутреннего уплотнительного элемента с посадочной поверхностью шипа крестовины; наличие кольцевых полостей в теле внутреннего уплотнительного элемента.

Ступенчатое расположение эластичных юбок внутреннего уплотнительного элемента, обеспечиваемое подбором их длин; наличие кольцевых полостей в теле внутреннего уплотнительного элемента; контактирование внутренней эластичной юбки внутреннего уплотнительного элемента с рабочей поверхностью шипа крестовины; контактирование наружной эластичной юбки внутреннего уплотнительного элемента с посадочной поверхностью шипа крестовины; контактирование наружной эластичной юбки наружного уплотнительного элемента с обоймой игольчатого подшипника; вытянутость в противоположные стороны вдоль оси шипа крестовины эластичных юбок наружного уплотнительного элемента; размещение внутренней юбки наружного уплотнительного элемента в наружной кольцевой полости внутреннего уплотнительного элемента с зазорами относительно поверхностей этой полости с образованием лабиринта отличают предлагаемое решение от прототипа, что позволяет судить о новизне заявляемого решения.

Дополнительный поиск по признакам предложенной конструкции карданного шарнира не выявил заявляемых отличительных признаков в известных технических решениях, что позволяет сделать вывод о наличии изобретательского уровня в заявляемом объекте изобретения.

На фиг. 1 изображен карданный шарнир в разобранном виде; на фиг. 2 то же, в собранном виде; на фиг. 3 узел I на фиг. 2.

Карданный шарнир содержит вилки 1 и расположенную между ними крестовину 2, соединенные друг с другом игольчатыми подшипниками 3, закрепленными стопорными элементами 4. На игольчатом подшипнике установлена обойма 5, в которой размещен внутренний уплотнительный элемент 6. Крестовина имеет шипы 7, каждый из которых выполнен с рабочей цилиндрической поверхностью 8 и посадочной цилиндрической поверхностью 9, на которой установлен наружный уплотнительный элемент 10. Внутренний уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными внутренней эластичной юбкой 11 и наружной эластичной юбкой 12, которые образуют внутреннюю кольцевую полость 13 и наружную кольцевую полость 14 в теле внутреннего уплотнительного элемента. Наружный уплотнительный элемент снабжен концентрично расположенными наружной эластичной юбкой 15 и внутренней эластичной юбкой 16, которая установлена в наружной кольцевой полости внутреннего уплотнительного элемента с зазорами относительно поверхностей этой полости, образуя при этом лабиринт 17.

Карданный шарнир функционирует следующим образом. При сборке карданного шарнира игольчатый подшипник 3 перемещается в отверстии вилки 1 к центру крестовины 2 до упора донцем игольчатого подшипника 3 в торец шипа 7 крестовины 2, при этом внутренний уплотнительный элемент 6, установленный в обойме 5 игольчатого подшипника 3, занимает рабочее положение, при котором его внутренняя эластичная юбка 11 контактирует с рабочей цилиндрической поверхностью 8 шипа 7 крестовины 2, наружная эластичная юбка 12 контактирует с посадочной цилиндрической поверхностью 9 шипа 7 крестовины 2, на которой смонтирован наружный уплотнительный элемент 10, при этом наружная эластичная юбка 15 наружного уплотнительного элемента 10 вступает в контакт с обоймой 5 игольчатого подшипника 3.

При смазывании шарнира через масленку, установленную на крестовине 2, смазка перемещается по рабочей цилиндрической поверхности 8, при достижении внутренней эластичной юбки 11 отжимает ее и заполняет внутреннюю кольцевую полость 13. Затем смазка отжимает наружную эластичную юбку 12 и, проходя через лабиринт 17, заполняет наружную кольцевую полость 14, при этом излишки смазки, отжав наружную эластичную юбку 15 наружного уплотнительного элемента 10, выходят наружу.

Использование предлагаемого технического решения в сравнении с существующими конструкциями карданных шарниров грузовых автомобилей "ГАЗ" позволит снизить трудоемкость изготовления и техобслуживания в эксплуатации и повысить долговечность карданного шарнира.

В настоящее время на автомобильном заводе АО "ГАЗ" разработана конструкторская документация, изготовлены опытные образцы и проведены стендовые испытания карданных шарниров, в конструкции которых использовано предлагаемое техническое решение.