СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР Российский патент 1998 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к конструкциям сферических шарниров передней подвески транспортных средств.

Известны сферические шарниры, содержащие палец, шаровая головка которого размещена в корпусе с фиксирующей крышкой, и установленный между ними эластичный вкладыш с внутренней полусферической поверхностью, ответной шаровой головке, и продольными ребрами различной длины, ширины и радиальной протяженности, разделенными осевыми выемками [1].

В известном сферическом шарнире продольные ребра служат только в качестве демпфирующего элемента, обеспечивающего и автоматически поддерживающего заданную плотность посадки. Однако в этом шарнире не решен вопрос подведения смазки к трущимся поверхностям шаровой головки и указанного вкладыша.

Наиболее близким аналогом является сферический шарнир, содержащий палец, шаровая головка которого размещена в корпусе с фиксирующей крышкой, выполненной в виде гайки, и установленный между корпусом с крышкой и шаровой головкой эластичный вкладыш полусферической формы, ответной шаровой головке, с полюсным сквозным отверстием и концентричными канавками, расположенными на наружной поверхности в плоскостях, перпендикулярных оси пальца [2].

Недостатком известного шарнира является низкая надежность работы системы подачи смазки к трущимся поверхностям. При нагрузке смазка, попавшая в концентричные канавки, оказывается "запертой" между прижатыми друг к другу с большим усилием и неподвижными относительно друг друга смежными поверхностями вкладыша и крышки с корпусом и, следовательно, не поступает к полюсному отверстию вкладыша. В результате узел преждевременно выходит из строя.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, долговечности и других эксплуатационных свойств сферического шарнира за счет гарантированной дозированной подачи смазки к трущимся поверхностям шаровой головки и вкладыша.

Для обеспечения этого результата в сферическом шарнире, содержащем палец, шаровая головка которого размещена в корпусе с фиксирующей крышкой, и эластичный вкладыш полусферической формы, ответной шаровой головке, с полюсным отверстием и канавками на наружной поверхности, канавки выполнены продольными и связаны с полюсным отверстием посредством пазов с площадью поперечного сечения меньшей площади поперечного сечения продольной канавки.

На фиг. 1 приведен предлагаемый сферический шарнир (продольный разрез); на фиг. 2 - вкладыш (виды сбоку); на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Сферический шарнир, используемый в качестве шаровой опоры передней подвески автомобиля, содержит корпус 1, выполненный в виде обоймы с фигурным фланцем, палец 2, выполненный из шаровой головки и цилиндрического хвостовика с резьбой, фиксирующую крышку 3 для закрепления шаровой головки пальца 2 в корпусе 1, вкладыш 4 из эластичного материала, охватывающий верхнюю часть шаровой головки пальца 2. Вкладыш 4 размещен между шаровой головкой пальца 2 и корпусом 1 с фиксирующей крышкой 3.

На наружной поверхности вкладыша 4 выполнены продольные канавки 5, сообщающиеся посредством пазов 6 с полюсным отверстием 7.

Форма канавок 5 и пазов 6 может быть любая. В данном конкретном примере выполнения канавки 5 выполнены в виде прямоугольных в поперечном сечении меридиальных пазов, с периферийной стороны вкладыша 4 сообщающихся с окружающим пространством, а с центральной (полюсной) стороны не доходящих до полюсного отверстия 7. В этом месте канавки 5 связаны с полюсным отверстием 7 дополнительными прямоугольными в поперечном сечении пазами 6. Площадь поперечного сечения паза 6 значительно меньше площади поперечного сечения канавки 5 и рассчитывается по обычным правилам. Однако такая форма выполнения не единственная, как канавки 5, так и пазы 6 могут быть другой формы, например поперечное сечение их может иметь форму полукруга, треугольника и т.д.

Поперечное сечение канавок 5 может быть не постоянным, а постепенно уменьшающимся от периферии к центру с плавным переходом в паз 6.

Кроме того, канавки 5 могут быть направлены не строго по меридианам вкладыша 4, а с некоторым отклонением от них, например с плавным искривлением или с расположением под небольшим углом к ним.

При сборке шарнира в полость корпуса 1 последовательно вставляют вкладыш 4, палец 2 до контакта его шаровой головки с внутренней полусферической поверхностью вкладыша 4, ответной поверхности шаровой головки. После этого в полость корпуса 1 вводят вкладыш скольжения 8, выполняющий функцию подшипника скольжения. При этом верхняя цилиндрическая часть вкладыша скольжения 8 охватывает ступенчатый поясок, выполненный на периферийной поверхности вкладыша 4. Затем устанавливается фиксирующая крышка 3, обеспечивающая стягивающее продольное усилие, действующее на вкладыши 4 и 8, гарантирующее плотность посадки шаровой головки пальца 2. Затем может быть установлен заполненный смазкой чехол.

Предлагаемый сферический шарнир работает следующим образом.

В случае установки в подвеске транспортного средства палец 2 шарнира при движении этого транспортного средства испытывает знакопеременные динамические нагрузки, которые передаются шаровой головкой на вкладыш 4. При сжатии соответствующей зоны вкладыша 4 с канавкой 5 смазка из указанной канавки 5 под давлением продавливается через паз 6 в полюсное отверстие 7. При перемещении сжимающего усилия в другую сторону освобождающаяся канавка втягивает в себя новую порцию смазки. В это время процесс "впрыска" смазки в полюсное отверстие 7 происходит из другой канавки 5.

Таким образом, обеспечивается регулярная подача смазки к трущимся поверхностям, причем чем в более тяжелых условиях работает заявляемый сферический шарнир, тем больше смазки "впрыскивается" в полюсное отверстие 7 вкладыша 4 и, следовательно, тем лучше смазываются трущиеся рабочие поверхности шаровой головки пальца 2 и эластичного вкладыша 4.

Сферический шарнир предназначен для транспортного машиностроения, в частности для передних подвесок транспортных средств. Сферический шарнир содержит корпус, палец с шаровой головкой, установленной посредством вкладыша из эластичного материала в корпусе и поджатой к нему фиксирующей крышкой. На наружной поверхности вкладыша выполнены продольные канавки, сообщающиеся посредством пазов с полюсным отверстием. Пазы в поперечном сечении выполнены с площадью меньше площади поперечного сечения продольной канавки. Такое выполнение обеспечивает повышение надежности, долговечности и других эксплуатационных характеристик шарнира. 3 ил.

Сферический шарнир, содержащий палец, шаровая головка которого размещена в корпусе с фиксирующей крышкой, и эластичный вкладыш полусферической формы, ответной шаровой головке, с полюсным отверстием и канавками на наружной поверхности, отличающийся тем, что канавки выполнены продольными и связаны с полюсным отверстием посредством пазов с площадью поперечного сечения, меньшей площади поперечного сечения продольной канавки.