ЗАЩИТНЫЙ ЧЕХОЛ ШАРОВОГО ШАРНИРА Российский патент 1999 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к защитным чехлам, закрывающим подвижные относительно друг друга элементы шарового шарнира от пыли, грязи и влаги и выполняющим роль контейнера для смазки, необходимой для работы подшипника шарнирного соединения.

Одним из основных требований, предъявляемых к защитным чехлам, является сохранение целостности оболочки в процессе их эксплуатации и высокая степень герметизации внутренней полости чехла.

Срок службы защитных чехлов, в течение которого сохраняется их работоспособность, в значительной степени зависит от материала, геометрических показателей и, в частности, от толщины стенок, формы присоединительных участков, особенно в местах концентрации внутренних напряжений.

Известен защитный чехол в виде конического сильфона с несколькими гофрами, изготовленный из термопластичного эластомера, содержащий присоединительные участки большего и меньшего диаметров, между которыми располагаются гофры (Патент СССР N 1808059, кл. F 16 J 3/04, от 07.04.93, бюл. N 13).

Недостатком известной конструкции защитного чехла является неудовлетворительная герметичность в присоединительных участках и малый срок службы в сравнении со сроком службы узлов шарового шарнира из-за возникновения краевых напряжений в местах перехода к присоединительным участкам в ее коническую часть.

Известен также защитный чехол в виде конического сильфона, в присоединительных частях которого выполнены внутренние кольцевые выступы, а на наружной - кольцевые пазы. (Патент СССР N 1808060, кл. F 16 J 3/04, от 07.03.93, бюл. N 13).

Конструкция чехла улучшила герметизацию присоединительных участков, но не решила распределения напряжений в зоне перехода от одной толщины стенки в другую, вследствие чего происходит ускоренный износ стенок и образование усталостных трещин и разрывов.

Известен также чехол в виде сильфона с постоянной толщиной стенок с одинаковыми радиусными скруглениями оболочки гофра. (ТУ 38.10518.95-89 "Детали защитные для автомобильного, тракторного, дорожного, строительного и сельскохозяйственного машиностроения", дата введения 01.01.1990).

Недостатком такой конструкции является малый срок службы, что обусловлено неравномерным распределением внутренних напряжений в оболочке чехла и, как следствие, растрескивание и разрушение оболочки в местах наибольшей концентрации напряжений.

Задача изобретения - повышение долговечности чехла за счет равномерного распределения внутренних напряжений и улучшения герметизации присоединительных участков особенно по меньшему диаметру.

Указанная задача решается тем, что защитный чехол шарового шарнира выполняют в виде трубчатого гофрированного элемента, например, из эластомера.

Присоединительные участки разных диаметров имеют на внутренних поверхностях кольцевые выступы высотой, например, 0,3-0,6 мм, которые образуют при контакте с пальцем шарнира лабиринтное уплотнение. Форма выступов может быть различной, например, в виде конических выступов с углом наклона 90^o или в виде ребер прямоугольного или трапецеидального сечения. С внешней стороны присоединительные участки имеют кольцевые канавки для установки стопорных колец или стяжных лент. Форма кольцевых канавок на наружной поверхности присоединительных участков может быть различной, например радиальной или трапецеидальной.

Так как палец шарового шарнира в процессе работы имеет значительные угловые и одновременно вращательные движения, то для повышения надежности герметизации присоединительный участок меньшего диаметра защитного чехла шарнира выполнен в виде ступенчатой втулки, меньшая ступень которой обращена внутрь трубчатого элемента, чем сокращает его линейный размер, а большая ступень выполнена в виде демпфирующего прилива путем утолщения стенки примыкающей гофры.

Форма профиля демпфирующего прилива, выполненного, как правило, с наружной стороны примыкающей гофры, может быть различна и зависит от материала чехла, его габаритов и условия эксплуатации.

Задача демпфирующего прилива - создать профиль переменной жесткости для передачи на трубчатый гофрированный элемент равномерного напряжения изгиба и кручения в зависимости от динамики движения пальца шарового шарнира.

Демпфирующий прилив может быть выполнен в виде сплошного или переменного профиля, например, в виде опрокинутого треугольника, острой вершиной сопряженного с радиусным закруглением примыкающей гофры.

Важным элементом в повышении работоспособности защитного чехла шарового шарнира является наличие на торцах меньшей ступени втулки уплотняющих поясков. При этом на наружном торце меньшей ступени выполнена кольцевая канавка, которая формирует на наружном торце уплотняющий выступ.

В процессе монтажа шарового шарнира на транспортное средство торцы меньшей ступени втулки зажимаются между ступицей колеса или рулевой сошки (не показано) и упорным кольцом на пальце шарнира, увеличивая при этом надежность герметизации внутренней полости чехла и надежно фиксируя его проскальзывания.

Предпочтительно выполнять внешние и внутренние радиусные закругления гофр одинаковыми, а свободная длина трубчатого элемента защитного чехла шарового шарнира должна превышать монтажную для исключения напряжения растяжения.

Геометрическое построение такой формы защитного чехла шарового шарнира и применение эластомера повысят срок его службы и улучшат герметизацию внутренней полости, тем самым сократят преждевременный износ движущихся частей шарового шарнира.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен разрез защитного чехла шарового шарнира; на фиг. 2 - присоединительный элемент большего диаметра; на фиг. 3 - присоединительный элемент меньшего диаметра.

Защитный чехол шарового шарнира 1 содержит трубчатый элемент 2, выполненный из эластомера, например фирмы HYTREL с гофрами 3 и присоединительными участками 4 и 5 разного диаметра (фиг.2) и (фиг.3).

На внутренней поверхности присоединительного участка большего диаметра (фиг. 2) выполнены кольцевые выступы 6 прямоугольного сечения, а на внешней поверхности - кольцевая канавка 7, например, трапецеидальной формы.

На внутренней поверхности (фиг.1) выполнены выступы 8 конического сечения с углом наклона, например 90^o, а с внешней стороны присоединительный участок меньшего диаметра 5 имеет кольцевую канавку 9 радиальной формы.

Присоединительный участок меньшего диаметра защитного чехла шарового шарнира 10 выполнен в виде ступенчатой втулки 11 (фиг.3), меньшая ступень втулки 11 расположена внутри трубчатого элемента 1. Большая ступень втулки выполнена образованием утолщения примыкающей гофры 13 и демпфирующего прилива 12. На торцах 14 и 15 меньшей ступени втулки выполнены уплотняющие пояски, а на внешнем торце выполнена кольцевая канавка 16 для образования уплотняющего выступа 17.

Опытные образцы защитного чехла шарового шарнира предлагаемой геометрии, выполненные из эластомера "HYTREL", подвергались циклическим испытаниям в составе шарового шарнира с избыточным давлением во внутренней полости при повышенных и отрицательных температурах с проверкой герметичности.

По окончании типовых испытаний разрывов и трещин в трубчатых элементах не обнаружено.

Проверка на герметичность подтвердила надежность конструкции, что в конечном итоге увеличивает ресурс и долговечность техники.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям защитных чехлов шаровых шарниров. Защитный чехол шарового шарнира содержит трубчатый элемент из эластомера с гофрами между присоединительными участками разных диаметров, имеющими с внутренней стороны кольцевые выступы, а с внешней -кольцевые канавки. Присоединительный участок меньшего диаметра выполнен в виде ступенчатой втулки, меньшая ступень которой обращена внутрь трубчатого элемента, а большая ступень образована демпфирующим приливом, утолщающим стенку примыкающей гофры. На торцах меньшей ступени втулки образованы уплотняющие пояски. На внешней стороне торца меньшей ступени выполнена кольцевая выемки. Демпфирующий прилив выполнен с переменным профилем. Внешние и внутренние закругления гофр трубчатого элемента выполнены радиусными, а свободная длина трубчатого элемента превышает монтажную. Использование изобретения позволяет повысить долговечность чехла. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Защитный чехол шарового шарнира, содержащий трубчатый элемент из эластомера, выполненный с возможностью образования гофров между присоединительными участками разных диаметров, имеющими с внутренней стороны кольцевые выступы, а с внешней - кольцевые канавки, отличающийся тем, что присоединительный участок меньшего диаметра выполнен в виде ступенчатой втулки, меньшая ступень которой обращена внутрь трубчатого элемента, а большая ступень образована демпфирующим приливом, утолщающим стенку примыкающей гофры. 2. Чехол шарового шарнира по п.1, отличающийся тем, что на торцах меньшей ступени втулки образованы уплотняющие пояски. 3. Чехол шарового шарнира по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что на внешней стороне торца меньшей ступени выполнена кольцевая выемка. 4. Чехол шарового шарнира по п.1, отличающийся тем, что демпфирующий прилив выполнен с переменным профилем. 5. Чехол шарового шарнира по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что внешние и внутренние закругления гофр трубчатого элемента выполнены радиусными, а свободная длина трубчатого элемента превышает монтажную.