Результат интеллектуальной деятельности: ЗАЩИТНЫЙ ЧЕХОЛ ИЗ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТА ДЛЯ ШАРНИРА

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для защиты шарниров трансмиссионных валов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является защитный гофрированный чехол (патент США №5879238, F 16 D 3/84, опубл. 09.03.99 г.), содержащий гофрированную часть, соединенную с установочными частями большего и меньшего диаметров, которые предназначены для установки их на детали шарнира, а именно на его корпус и вал с последующим закреплением их (установочных частей чехла) на последних посредством хомутов. Гофрированная часть чехла состоит из последовательно соединенных между собой через впадины двух гофр, каждый из которых в продольном осевом (по оси вращения чехла) сечении чехла образован двумя стенками, соединенными в вершине. В продольном осевом сечении гофрированного чехла больший из гофр гофрированной части соединен через большую соединительную стенку с установочной частью большего диаметра, предназначенной для установки на корпус шарнира, а меньший из гофр соединен через меньшую соединительную стенку с установочной частью меньшего диаметра, предназначенную для установки на вал шарнира. В продольном осевом сечении гофрированного чехла, в зоне впадины гофрированной части, соединяющей ее гофры, и в зоне впадины, соединяющей больший гофр с большей соединительной стенкой, - обе стенки большего гофра, а также обращенная к нему стенка меньшего гофра, в том числе большая соединительная стенка, выполнены изогнутыми с одним изгибом на каждой из них, это сделано для усиления (как бы повышения жесткости) в зоне впадин с целью снижения деформации (подвижности) гофр в радиальном направлении. В продольном осевом сечении гофрированного чехла, в области соединения большой соединительной стенки с установочной частью большего диаметра, выполнена цельная зона (усилитель), в частном случае представляющая из себя сплошную деталь в виде прилива, которая выполняет функции усилителя конструкции чехла и одновременно ограничителя перемещения вращающихся элементов (шариков или роликов) шарнира. Установочные элементы чехла представляют из себя в продольном осевом его сечении участки с ровными внутренними поверхностями для установки ими на соответствующие детали шарнира (корпус, вал) и с ровными наружными поверхностями для установки на них хомутов.

Недостатками данного технического решения являются: недостаточная надежность гофрированного чехла при эксплуатации его на шарнире из-за недостаточно надежного удержания его на деталях шарнира своими установочными частями; трудоемкий и сложный монтаж чехла на шарнир и такой же демонтаж чехла с шарнира из-за того, что при стремлении надежной и герметичной установки чехла на детали шарнира диаметр внутренней поверхности каждой установочной части чехла выполнен меньше, чем диаметр детали шарнира, на которую он устанавливается, т.е. установочные части чехла устанавливаются с натягом на детали шарнира, а так как внутренняя (посадочная) поверхность каждой установочной части чехла по всей ширине выполнена ровной - одного диаметра по всей ширине поверхности, то и сопротивление при установке и снятии каждой установочной части большое, требующее приложения больших усилий, а кроме того, монтаж и демонтаж чехла трудоемок еще и потому, что при надежной стяжке хомутов на чехле, установленном на шарнире, приходится прилагать большие усилия из-за конструктивного выполнения установочных частей чехла, выполненных сплошными и которые необходимо сжать на всю их толщину; несмотря на то, что с целью снижения деформации (подвижности) гофр чехла в радиальном направлении выполнены усиления в зоне впадин в виде одного изгиба на каждой из стенок большего гофра, на обращенной к нему стенки меньшего гофра и на большой соединительной стенке, этого недостаточно для обеспечения требуемой долговечности чехла, так как наряду с принятыми мерами в его конструкции не исключена возможность при определенных условиях (таких как повышенные обороты шарнира, больший угол излома шарнира, высокая температура) складывания, а значит, и трения гофр чехла или их раздувания, что уменьшает его долговечность.

Задача изобретения - обеспечение надежности и долговечности защитного чехла из термоэластопласта при эксплуатации на шарнире, а также улучшение его монтажных и демонтажных свойств.

Указанная задача решается тем, что защитный чехол из термоэластопласта для шарнира содержит гофрированную часть, соединенную с установочными частями большего и меньшего диаметров, предназначенных для установки на детали шарнира, такие как его корпус и вал соответственно, и для последующего закрепления их на последних посредством хомутов. В продольном осевом сечении чехла, в зоне каждой впадины его гофрированной части, по меньшей мере, одна из стенок каждой пары, соединенных впадиной, гофр выполнена с двумя перегибами, между которыми из нее образован элемент жесткости, в основном продольно расположенный относительно оси чехла в продольном осевом сечении чехла. Каждая установочная часть чехла выполнена изогнутой в виде чередующихся обращенных вершинами внутрь и наружу волнообразных выступов. Согласно изобретению два крайних волнообразных выступа обращены внутрь и предназначены для контакта с одной из соответствующих деталей шарнира после приведения хомутов установочных частей в рабочее состояние. Остальные три волнообразных выступа выполнены с усеченными вершинами, из которых один обращен внутрь и предназначен для контакта с одной из соответствующих деталей шарнира, тогда как, два других обращены наружу и предназначены для контакта с одним из хомутов. При этом в продольном осевом сечении чехла, в каждой его установочной части, расстояние от усеченной вершины обращенного внутрь волнообразного выступа до продольной оси чехла меньше расстояния до той же оси от любой из вершин обращенных внутрь двух крайних волнообразных выступов, для того чтобы во время монтажа чехла обеспечить возможность соприкосновения только поверхности усеченных вершин с установочными поверхностями корпуса и вала шарнира при перемещении установочных частей чехла по установочным поверхностям корпуса и вала шарнира. Усеченные вершины двух обращенных наружу волнообразных выступов каждой установочной части чехла наклонены друг к другу с расположением преимущественно под одинаковыми углами относительно его продольной оси.

В частном случае, в продольном осевом сечении чехла, перегибы и образованные между ними элементы жесткости выполнены в тех стенках гофр, которые обращены к его установочной части меньшего диаметра.

В частном случае, в продольном осевом сечении чехла, обе стенки каждой пары его соединенных впадиной гофр выполнены с перегибами, между которыми из стенок (из участков стенок) образованы элементы жесткости.

В частном случае, в продольном осевом сечении чехла, элементы жесткости стенок гофр расположены продольно относительно его продольной оси, а в другом частном случае, в продольном осевом сечении чехла, элементы жесткости стенок гофр могут быть расположены под углом к его продольной оси.

В частном случае, в продольном осевом сечении чехла, в каждой его установочной части, расположенные с обратной стороны усеченных вершин волнообразных выступов участки выполнены радиусными, как и обращенные внутрь вершины двух крайних волнообразных выступов.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предлагаемое решение имеет признаки, отсутствующие в известных решениях, а их использование в заявляемой совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется на чертежах:

фиг.1. - защитный чехол из термоэластопласта для шарнира, продольное осевое сечение;

фиг.2. - вид А на фиг.1;

фиг.3. - вид Б на фиг.1.

Защитный чехол 1 из термоэластопласта для шарнира 2 содержит гофрированную часть 3, соединенную с установочной частью 4 большего диаметра и с установочной частью 5 меньшего диаметра, предназначенными для установки на детали шарнира 2, такие как его корпус 6 и вал 7 соответственно, и предназначенными для последующего закрепления их на последних (корпусе 6 и вале 7) посредством хомутов 8 и 9 соответственно.

В продольном осевом сечении чехла 1 (т.е. в сечении чехла 1, выполненным по его продольной оси "L", совпадающей с его ось вращения), в зоне каждой впадины 10 его гофрированной части 3, в частном случае показанном на фиг.1-3, одна стенка 11 из стенок 11, 12 каждой пары, соединенных впадиной 10, гофр 13 выполнена с двумя перегибами 14 и 15, между которыми из нее (стенки 11) образован элемент жесткости 16, в основном продольно расположенный относительно продольной оси "L" чехла 1. В продольном осевом сечении чехла 1 каждая из установочных частей 4, 5 чехла 1 выполнена изогнутой в виде чередующихся обращенных вершинами внутрь и наружу волнообразных выступов, из которых два крайних волнообразных выступа 17 обращены своими вершинами 18 внутрь и предназначены для контакта с одной из соответствующих деталей шарнира (так, два крайних волнообразных выступа 17 установочной части 4 большего диаметра предназначены для контакта вершинами 18 с корпусом 6 шарнира 2 (фиг.2), а два крайних волнообразных выступа 17 установочной части 5 меньшего диаметра предназначены для контакта вершинами 18 с валом 7 шарнира 2 (фиг.3.)), а остальные, в количестве трех, выполнены с усеченными вершинами 19 (т.е. остальные три волнообразных выступа выполнены по пикам их вершин с прямыми участками, образованными за счет приливов их оснований, если смотреть также в продольной плоскости сечения чехла 1), из которых один волнообразный выступ 20 обращен своей усеченной вершиной 19 внутрь и предназначен для контакта с одной из соответствующих деталей шарнира 2 (или с ровной установочной поверхностью корпуса 6 шарнира 2, или с ровной установочной поверхностью вала 7), тогда как два других волнообразных выступа 21 обращены своими усеченными вершинами 19 наружу и предназначены для контакта с одним из хомутов 8 или 9 соответственно.

В продольном осевом сечении чехла 1 расстояние "S₁" от усеченной вершины 19, обращенного этой вершиной 19 внутрь и предназначенного для контакта с корпусом 6 шарнира 2, волнообразного выступа 20 установочной части 4 большего диаметра до продольной оси "L" чехла 1 меньше расстояния "N₁" до той же продольной оси "L" от любой из вершин 18, обращенных этими вершинами 18 внутрь и предназначенных для контакта с корпусом 6 шарнира 2, двух крайних волнообразных выступов 17 (см. фиг.2).

В продольном осевом сечении чехла 1 расстояние "S₂" от усеченной вершины 19, обращенного этой вершиной 19 внутрь и предназначенного для контакта с валом 7 шарнира 2, волнообразного выступа 20 установочной части 5 меньшего диаметра до продольной оси "L" чехла 1 меньше расстояния "N₂" до той же продольной оси "L" от любой из вершин 18, обращенных этими вершинами 18 внутрь и предназначенных для контакта с валом 7 шарнира 2, двух крайних волнообразных выступов 17 (см. фиг.3).

В продольном осевом сечении чехла 1 усеченные вершины 19 двух, обращенных этими вершинами 19 наружу, волнообразных выступов 21 каждой его установочной части 4 и 5 наклонены друг к другу с расположением преимущественно под одинаковыми углами "α" относительно его продольной оси "L". В частном случае показанном на чертежах, усеченные вершины 19 волнообразных выступов 21 каждой установочной части 4 и 5 чехла расположены под одинаковыми углами "α" относительно его продольной оси "L", которые на фиг.2 и 3 показаны как углы между продольными линиями "M₁", "M₂" чехла 1 (параллельными его продольной оси (оси вращения) "L") и касательными к усеченным вершинам 19 волнообразных выступов 21 частей 4, 5 чехла 1, которые пересекаются с линиями "M₁", "M₂" в точках "O₁", "O₂" соответственно, являющихся мнимыми вершинами углов "α".

Как уже было показано выше по тексту, в частном случае, показанном на фиг.1 - 3), в продольном осевом сечении чехла 1 перегибы 14, 15 и образованные между ними элементы жесткости 16 выполнены именно в стенках 11 гофр 13, то есть в тех стенках гофр 13, которые обращены к его установочной части 5 меньшего диаметра.

В частном случае (на фигурах не показан), в продольном осевом сечении чехла 1, обе стенки 11, 12 каждой пары его соединенных впадиной 10 гофр 13 могут быть выполнены с перегибами 14 и 15, между которыми из стенок 11 (участков стенок 11 между ее перегибами 14 и 15) будут образованы элементы жесткости 16.

В частном случае, показанном на фиг.1-3, в продольном осевом сечении чехла 1, элементы жесткости 16 стенок 11 гофр 13 расположены продольно относительно его продольной оси "L", тогда как в другом частном случае (на фигурах не показан), в продольном осевом сечении чехла 1, элементы жесткости 16 стенок 11 и/или 12 гофр 13 могут быть расположены под углом к его оси "L".

В частном случае, показанном на фиг.1-3, в продольном осевом сечении чехла 1, в каждой его установочной части 4, 5, расположенные с обратной стороны усеченных вершин 19 волнообразных выступов 20, 21 участки 22 выполнены радиусными, как и обращенные внутрь вершины 18 двух крайних волнообразных выступов 17.

При монтаже (установке) защитного чехла 1 из термоэластопласта на шарнир 2, его (чехол 1) установочной частью 4 большего диаметра устанавливают на установочную поверхность корпуса 6 шарнира 2, а установочной частью 5 меньшего диаметра устанавливают на установочную поверхность вала 7 шарнира 2. А затем на установочные части 4 и 5 чехла 1 устанавливаются хомуты 8 и 9 соответственно, после чего хомуты 8 и 9 приводятся в рабочее состояния (т.е. они или застегиваются - если они соответствующего типа, или затягиваются - если они стяжные). Устанавливать на установочные поверхности корпуса 6 и вала 7 шарнира 2 соответственно установочные части 4 и 5 чехла 1 легче, чем устанавливать установочные части чехла прототипа на детали шарнира, это происходит за счет выполнения на каждой из установочных частей 4 и 5 заявляемого чехла 1 только по одному обращенному внутрь волнообразному выступу 20 с усеченной вершиной 19, расстояния ("S₁" и "S₂"), от которых до продольной оси "L" чехла 1 меньше любого из расстояний ("N₁" и "N₁") до той же продольной оси "L" от любой из вершин 18, обращенных внутрь и предназначенных для контакта с корпусом 6 или валом 7 шарнира 2, двух крайних волнообразных выступов 17 (см. фиг.1-3), что уменьшает поверхности соприкосновения этих частей 4 и 5 чехла 1 по установочным поверхностям корпуса 6 и вала 7 шарнира 2 во время монтажа на последний чехла 1 (соприкасаются при перемещение частей 4 и 5 по установочным поверхностям корпуса 6 и вала 7 шарнира 2 во время монтажа чехла 1 только поверхности усеченных вершин 19 выступов 20 частей 4 и 5), а следовательно, уменьшаются и усилия монтажа, это же относится и к случаю демонтажа чехла 1.

При приведении хомутов 8 и 9 в рабочее состояние соответствующие установочные части 4 и 5 большего и меньшего диаметра надежно герметизируют внутреннее пространство чехла 1 на шарнире от внешней среды (исключают вредно влияющие на шарнир 2 факторы внешней среды - грязь, влага и т.д.) и надежно удерживают совместно с хомутами 8 и 9 в целом чехол 1 на шарнире 2, это происходит за счет выполнения установочных частей 4 и 5 изогнутыми в продольном осевом сечении чехла 1, в виде чередующихся обращенных вершинами внутрь и наружу волнообразных выступов, в каждой из которых (частях 4 и 5) расстояния "S₁" и "S₂" от усеченных вершин 19, обращенных этими вершинами 19 внутрь и предназначенных для контакта с деталями шарнира 2, волнообразных выступов 20 до продольной оси "L" чехла 1 меньше соответствующих расстояний "N₁" и "N₂" до той же продольной оси "L" от любой из вершин 18 двух крайних волнообразных выступов 17, и за счет выполнения, в продольном осевом сечении чехла 1, усеченных вершин 18 двух волнообразных выступов 21, в каждой его установочной части 4 и 5, наклоненными друг к другу с расположением преимущественно под одинаковыми углами "α" относительно его продольной оси "L", a это приводит под действием хомута 8 или 9 к тому, что вершины 18 каждой установочной части 4 или 5 наружных волнообразных выступов 17, прижимаясь к установочной поверхности соответствующей детали шарнира 2 (т.е. корпуса 6 или вала 7), образуют между участками установочных поверхностей деталей шарнира 2 и участками 22 установочных частей 4, 5 чехла 1 замкнутые кольцевые объемы (изолированные друг от друга, от атмосферы и внутренней полости чехла 1), улучшающие герметичность и надежность соединения.

Защитный чехол 1 из термоэластопласта при установке его на шарнир (например, шарнир равных угловых скоростей) работает следующим образом. Во время движения транспортного средства, при изломах шарнира 2 (т.е. при изменении углов между осью корпуса 6 шарнира 2 и осью его вала 7), чехол 1, а именно его гофрированная часть 3, постоянно находится в движении, ее гофры 13 постоянно перемещаются относительно друг друга, а установочные части 4 и 5 чехла 1 удерживают его на деталях шарнира 2, и при этом на чехол 1 воздействуют центробежные силы, агрессивные факторы внешней среды, а также механические воздействия от изменений (изломов) углов шарнира 2. В таких условиях чехол 1 должен обеспечивать надежную работу шарнира 2, что в заявляемой конструкции чехла обеспечивается: достижением достаточной герметизации шарнира 2 от внешней среды - посредством всей оболочки чехла 1 и его изогнутыми в виде чередующихся обращенных вершинами внутрь и наружу волнообразных выступов (в продольном осевом сечении чехла) установочными частями 4 и 5; исключением "раздувания" чехла 1 (т.е. исключением раскрытия гофр 13) при повышенных оборотах шарнира 2 от действия центробежных сил, что усугубляется наличием в их полостях смазки и/или повышенной температурой, когда воздух в шарнире начинает сильно расширяться и исключением складывания гофр 13 чехла 1 при больших углах излома шарнира 2 - посредством выполнения по меньшей мере хотя бы на одной из стенок 11, 12 каждого гофра 13 чехла 1, в зоне каждой впадины 10 его гофрированной части 3, усилительного элемента 16 между перегибами 14 и 15 этой стенки, которые (усилительные элементы 16) как бы армируют гофрированную часть 3 чехла 1.

За счет того, что в заявляемом техническом решении защитного чехла 1 из термоэластопласта для шарнира 2, в продольном осевом сечении чехла 1, гофры 13 имеют усиленные элементами жесткости 16 стенки 11, и за счет выполнения установочных частей 4 и 5 чехла 1 изогнутыми, в продольном осевом сечении последнего, в виде чередующихся обращенных вершинами внутрь и наружу волнообразных выступов, и за счет того, что в каждой его установочной части 4 и 5 чехла 1 расстояния "S₁" и "S₂" от усеченных вершин 19 волнообразных выступов 20 до продольной оси "L" чехла 1 меньше соответствующих расстояний "N₁" и "N₂" до той же продольной оси "L" от любой из вершин 18 двух крайних волнообразных выступов 17, а также за счет того, что усеченные вершины 19 двух волнообразных выступов 21 каждой его установочной части 4 и 5 наклонены друг к другу, в отличии от конструкции чехла прототипа, в нем (в заявляемом техническом решении защитного чехла) достигается обеспечение надежности и долговечности чехла при эксплуатации на шарнире, а также достигается улучшение его монтажных и демонтажных свойств.