ШАРОВОЙ ШАРНИР Российский патент 1995 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к шаровым шарнирам органов переключения передач коробок скоростей автомобилей и тракторов.

Известный шаровой шарнир содержит обойму, размещенные в ней шаровую головку и два охватывающих головку вкладыша со сферическими внутренними поверхностями, установленных с возможностью осевого перемещения в корпусе, один вкладыш поджат пружиной к головке, а другой выполнен с отверстием под палец, вкладыши размещены с зазором друг относительно друга и имеют замок для соединения, выполненный в виде фигурного выступа на одном вкладыше и соответствующей ему впадины на другом. Вкладыш с отверстием под палец выполнен с продольной прорезью. Шарнир выполнен с дополнительным идентичным замком, размещенным диаметрально противоположно первому, а продольная прорезь расположена перпендикулярно плоскости размещения замков.

Недостатком шарнира является то, что поверхность шарнира, скользящая вдоль обоймы, при его осевом перемещении разбита на две части (по числу вкладышей), что создает сложности при сборке: при точных посадках между обоймой и наружными поверхностями вкладышей затруднительно провести через кромки обоймы сначала один вкладыш, потому другой (особенно нежесткий, с прорезью), без перекосов и заеданий, затрудняющих монтаж.

Кроме того, перекосы по наружной поверхности неподпружиненного разрезного вкладыша, возникающие даже в пределах зазоров между вкладышами, а также из-за нежесткости, привносимой прорезью, при обратном ходе шарнира под воздействием сжатой пружины, при точных посадках между вкладышем и обоймой, могут вызвать затрудненный возврат шарнира в исходное положение, что снижает надежность его работы.

Цель изобретения повышение надежности работы шарнира при осевом перемещении и упрощение сборки.

Поставленная цель достигается тем, что в шаровом шарнире, содержащем обойму, размещенные в ней шаровую головку и два вкладыша со сферическими внутренними поверхностями, установленных с возможностью осевого перемещения в обойме с зазором друг относительно друга и соединенных друг с другом замком в виде фигурного выступа на одном вкладыше и соответствующей ему впадине на другом, один вкладыш поджат пружиной к головке, а другой выполнен с отверстием под палец, продольной прорезью и перемычкой, расположенной на стороне вкладыша, противоположной прорези, согласно изобретению разрезной вкладыш установлен с охватом подпружиненного, при этом наружная поверхность разрезного вкладыша находится в контакте с внутренней поверхностью обоймы.

Целесообразно перемычку на разрезном вкладыше выполнить только на уровне его сферической части.

Выполнение контактной поверхности шарнира с обоймой в одном вкладыше упрощает сборку, так как через кромки обоймы при монтаже проходит только один вкладыш, к тому же обладающий упругостью в нижней своей части, под сферической поверхностью за счет радиальной прорези. Упругость вкладыша позволяет провести его через кромки обоймы, так как он легко сжимается в начальной стадии монтажа, при последующем погружении вкладыша в обойму, он самоустанавливается и легко перемещается в обойме без излишних перекосов и заеданий за счет увеличенной базы, образовавшейся от "слияния" контактных поверхностей двух вкладышей.

Подпружиненный вкладыш на сборку вообще не влияет, так как у него нет контактной поверхности с обоймой. Кроме того, длинная база разрезного вкладыша позволяет избежать больших перекосов при обратном осевом ходе шарнира в обойме под воздействием пружины: при длинной базе перекосы во вкладыше определяются зазорами между обоймой и вкладышем (а они минимальны вследствие высоких радиальных точностей шарнира), а не зазорами между выступами вкладышей. Минимальные перекосы на длинной базе разрезного вкладыша не вызывают заеданий по нему при обратном ходе шарнира, внутренний же вкладыш не перекашивается из-за постоянного выравнивающего воздействия на него пружины. Таким образом улучшается возврат шарнира после осевого перемещения в исходное положение, что повышает надежность его работы.

На фиг.1 изображено устройство с шарниром, общий вид (разрез по продольной прорези); на фиг.2 устройство шарнира, разрез по выступам в плоскости, перпендикулярной продольной прорези; на фиг.3 5 сборка шарнира.

Шарнир состоит из пальца 1, шаровой головки 2, на которую установлены верхний 3 и нижний 4 вкладыши с внутренними сферическими поверхностями 5 и 6 с возможностью осевого перемещения внутри обоймы 7 по наружной поверхности 8, причем нижний вкладыш поджат к шаровой головке 2 пружиной 9, размещен внутри верхнего вкладыша 3 и не имеет контакта с обоймой 7. Между вкладышами в плоскости, перпендикулярной их осевому перемещению (оси пальца 1), имеется зазор а (фиг.1).

На вкладыше 3 имеются элементы 10 и 11 замка, на вкладыше 4 ответные элементы 12 и 13, образующие выступы и впадины, причем в исходном положении при отсутствии осевого перемещения пальца между выступом и впадиной в замке имеется зазор (фиг.2). В поперечной замку плоскости на верхнем вкладыше имеется разъем (фиг.3), образованный продольной прорезью 14 и противоположной ей перемычкой 15 на другой стороне вкладыша. Зазор а необходим для того, чтобы усилие пружины 9 замыкалось через сферическую часть поверхности 6 вкладыша 4, шаровую головку 2 на сферическую часть поверхности 5 вкладыша 3, благодаря чему всегда обеспечивается выбор люфта в сферической части цилиндра. Зазор δ необходим для того, чтобы пpи монтаже верхнего вкладыша на шаровую головку 2 не было натяга между поверхностями 16, 17 и 18, 19 элементов замка с одной стороны, а также поверхностью 5 и шаровой головкой 2 с другой стороны, что может вызвать тугое вращение пальца в шарнире. Зазор δ выполняется минимально необходимым для соблюдения указанного условия. Шарнир в обойме стопорится запорным кольцом 20.

При включении заднего хода палец 1 вместе с шаровой головкой 2 притапливается в обойме 7 (на фиг.1, 2 показано пунктиром), (пружина 9 при этом сжимается) до тех пор, пока не произойдет разблокирования рычага и ограничителя на полу кузова, что позволяет производить дальнейшее включение задней передачи. При этом происходит выбор зазора δ между поверхностями 16, 17 и 18, 19 элементов замка, при дальнейшем перемещении вкладыша 4 пальцем 1 вниз он увлекает элементами 12 и 13 вкладыш 3 за собой через элементы 10 и 11. Вкладыш 3 уравновешенными силами через симметрично расположенные элементы замка по обе стороны от оси пальца перемещается внутри обоймы вместе со вкладышем 4 и пальцем 1. Направляющее воздействие элементов замка исключает перекосы и заедания вкладыша 3 при перемещениях. Благодаря замку сохраняется целостность разъемного шарнира.

При обратном осевом ходе пружина 9 воздействует выравнивающе только на нижний вкладыш 4, который находится внутри верхнего и не контактирует ни с ним, ни с обоймой. Верхний вкладыш может на сферической поверхности 5 перекоситься в пределах зазоров "а" и δ по элементам замка, что может в свою очередь вызвать перекос и заклинивание по контактной поверхности 8, учитывая минимальные зазоры между вкладышем и обоймой (высокая радиальная точность шарнира необходимое условие его работы в узле). Однако этого не происходит вследствие длинной контактной поверхности 8, выполненной по всему осевому габариту верхнего вкладыша, что стало возможным благодаря размещению нижнего вкладыша 4 внутри верхнего вкладыша 3.

Минимальные перекосы в пределах зазоров между контактной поверхностью и обоймой не вызывают заклинивания при обратном осевом ходе шарнира, что повышает надежность его работы. При монтаже шаровая головка 2 устанавливается на сферическую поверхность 6 вкладыша 4, затем вкладыш 3 устанавливается в поперечном направлении к оси пальца на шаровую головку 2, при этом благодаря разъему вкладыша 3, образованному сквозной продольной прорезью 14 и перемычкой 15 с противоположной прорези стороны, возможно разведение половинок вкладыша на величину, необходимую для того, чтобы элементы 10, 11 обошли элементы 12 и 13 (фиг.3) на вкладыше 4.

В дальнейшем при сведении половинок вкладыша 3 (фиг.4) и установке шарнира в обойму 7 (фиг.5) элементы замка займут рабочее положение: поверхности 18 и 19 перекрывают в вертикальном направлении поверхности 16 и 17 элементов 10 и 11 (фиг.2).

Обойма 7 предохраняет вкладыш от расхождения половинок, и указанное перекрытие в собранном шарнире сохраняется всегда. При установке подсобранного шарнира в обойму 7 (фиг.5, по стрелке) через острые кромки "в" (на краю отверстия обоймы, в канавке запорного кольца) проще провести одну поверхность 8 вкладыша 3, что достигается размещением нижнего вкладыша 4 внутри верхнего 3 и исключением контакта нижнего вкладыша с обоймой 7.

Кроме того, вкладыш 3, устанавливаемый в обойму, имеет повышенную упругость в нижней своей части, под сферической поверхностью 5, за счет того, что перемычка 15 выполнена только на уровне поверхности 5 (для обеспечения жесткости в узле рабочей части вкладыша). Ниже поверхности 5 перемычка отсутствует. Учитывая то, что с противоположной перемычке стороны находится прорезь 14, вкладыш свободно и упруго сжимается при монтаже в момент прохождения кромок в, что облегчает сборку.

Предлагаемое решение имеет следующие преимущества: повышается надежность работы шарнира при осевом перемещении и упрощается его сборка.

Использование: для шаровых шарниров органов переключения передач коробок скоростей автомобилей и тракторов. Сущность изобретения: в шаровом шарнире, содержащем обойму и размещенные в ней шаровую головку и два вкладыша со сферическими внутренними поверхностями, установленные с возможностью осевого перемещения в обойме с зазором друг относительно друга и соединенные друг с другом замком в виде фигурного выступа на одном вкладыше и соответствующей ему впадины на другом, где один вкладыш поджат пружиной к головке, а другой выполнен с отверстием под палец, продольной прорезью и перемычкой, расположенной на стороне вкладыша, противоположной прорези, второй вкладыш установлен с охватом подпружиненного, при этом наружная поверхность второго вкладыша находится в контакте с внутренней поверхностью обоймы. Перемычка второго вкладыша может быть выполнена на уровне его сферической части. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. ШАРОВОЙ ШАРНИР, содержащий обойму и размещенные в ней шаровую головку и два вкладыша со сферическими внутренними поверхностями, установленные с возможностью осевого перемещения в обойме с зазором друг относительно друга и соединенные друг с другом замком в виде фигурного выступа на одном вкладыше и соответствующей ему впадины на другом, один вкладыш поджат пружиной к головке, а второй выполнен с отверстием под палец, продольной прорезью и перемычкой, расположенной на стороне вкладыша, противоположной прорези, отличающийся тем, что второй вкладыш установлен с охватом подпружиненного и с контактом его наружной поверхности с внутренней поверхностью обоймы. 2. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что перемычка на втором вкладыше выполнена только на уровне его сферической части.