СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР Российский патент 1999 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается сферического шарнира передней подвески транспортных средств.

Известен шаровой шарнир с вмонтированными между головкой шарового пальца и корпусом вкладышами из эластичных искусственных материалов, которые одним концом крепятся на корпусе и устанавливаются другим концом на внутреннем основании корпуса (см. заявку DE 3530633 кл. F 16 C 11/06).

Однако известный шарнир имеет следующие недостатки:
- шарнир работоспособен только при наложении нагрузок в одном направлении, в направлении вкладыша 4,
- вкладыш 5 не облегает плотно головку шарового пальца,
- в случае обжатия корпуса у торца вкладыша 5 возникает возможность его разрушения, в результате чего произойдет заклинивание шарнира,
- сложная сборка конструкции, т.е. установка шарового пальца в корпус,
- при сборке шарнира необходимо специальное оборудование, обеспечивающее контроль обжатия верхней части шаровой головки.

Наиболее близким техническим решением по существу является сферический шарнир, содержащий корпус с кольцевой ступенькой на внутренней боковой поверхности, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, первый эластичный вкладыш, выполненный с наружным фланцем и с кольцевой ступенькой на его внутренней поверхности, второй эластичный вкладыш, выполненный полусферической формы, ответной шаровой головке с канавками на его наружной поверхности, выполненными концентрично в плоскостях, расположенных перпендикулярно оси пальца, и фиксирующий элемент в виде гайки, установленный в корпусе со стороны, противоположной пальцу (см. патент РФ 2029895 кл. F 16 C 11/06, 27.02.95).

Однако известное решение имеет ряд недостатков: сложная технология изготовления всего шарнира, сферическая часть первого вкладыша не обеспечивает достаточно плотное облегание сферической части шаровой головки, канавки во втором вкладыше, выполненные перпендикулярно оси пальца, создают участки концентратора напряжения в местах наибольшего утонения, которые при эксплуатационных нагрузках приведут к разрушению вкладыша, а при наложении динамических нагрузок возникает вероятность выпадания шарового пальца из корпуса, в результате чего создается аварийная ситуация.

Задача изобретения - улучшение эксплуатационных возможностей путем автоматического поддержания гарантированной плотности посадки шаровой головки и повышение надежности шарнира.

Поставленная задача решена тем, что вкладыш и корпус выполнены со смещенным центром, где центр наружной сферы первого вкладыша и внутренней сферы корпуса смещен относительно центра головки шарового пальца, что позволяет получить большую эластичность первого вкладыша и соответственно более плотное обжатие сферы головки шарового пальца. Смещение центров двух сфер обеспечивает максимальное удержание головки шарового пальца в корпусе.

В корпусе выполнена кольцевая полость, которая после завальцовки обеспечивает плотное облегание сферы головки шарового пальца вкладышами при установке фиксирующего элемента.

Второй вкладыш выполнен полусферической формы. На втором вкладыше выполнены канавки, образующие поверхности которых повторяют поверхность головки шарового пальца, в результате чего гарантируется равномерный обхват сферы головки шарового пальца в процессе восприятия радиальных нагрузок шарниром. На внутренней вогнутой поверхности второго вкладыша выполнены меридиальные пазы. Сущность изобретения заключается в том, что сферический шарнир, содержащий корпус со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, первый вкладыш, выполненный с кольцевой ступенькой на наружной сферической поверхности, второй вкладыш полусферической формы с канавками на его наружной поверхности и фиксирующий элемент, установленный в корпусе, согласно изобретению фиксирующий элемент завальцован в корпусе, а центры наружной сферической поверхности первого вкладыша и внутренней сферической поверхности корпуса смещены относительно центра шаровой головки пальца.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид сферического шарнира в продольном разрезе, на фиг. 2 - вкладыши и на фиг. 3 - корпус с фиксирующим элементом.

Шарнир содержит палец 1 с шаровой головкой 2 и расположенные между ней и внутренней стенкой 3 два эластичных вкладыша 4 и 5. Вкладыш 4 размещен на шаровой головке 2 со стороны пальца, имеет наружную сферическую 6 и внутреннюю сферическую 7, а также цилиндрическую 8 части. Вкладыш 5, выполненный полусферической формы, ответной шаровой головке 2 и размещенной на ней, имеет центральное отверстие 9, наружный кольцевой фланец 10 и кольцевые ребра, образующие канавки 11, при этом они расположены концентрично, причем образующие их повторяют сферу шаровой головки. Осевое посадочное усилие зон сопряжения вкладышей 4 и 5 обеспечивает фиксирующий элемент 12, установленный в корпусе 4 со стороны, противоположной пальцу, сферическая вогнутость которого находится в контакте с выпуклой поверхностью вкладыша. При сборке шарнира в полость его корпуса 3 последовательно вставляют вкладыш 4, после чего через центральное отверстие в нем пропускают палец 1 до контакта его шаровой головки 2 с внутренней сферической поверхностью части 7. После этого через полость корпуса 3 вводят вкладыш 5, предварительно заполнив полость "c" смазкой. Затем устанавливают фиксирующий элемент 12 в кольцевую полость корпуса 3 и завальцовывают так, чтобы усилие, действующее на вкладыши, обеспечивало плотность посадки головки. Сборку оканчивают, устанавливая заполненный смазкой чехол со стороны пальца (не показано).

Предлагаемый сферический шарнир работает следующим образом. Во время работы, шаровой палец 2 сферического шарнира, установленный в подвеске транспортного средства, испытывает на себе действие знакопеременных динамических нагрузок, которые передаются головкой 2 на вкладыши 34 и 5, оказывая на них радиальные и продольные воздействия. Эти нагрузки стремятся нарушить плотность посадки шаровой головки в шарнире и воспринимаются участками взаимных сопряжений, вкладыши 4 и 5 - корпус 3, ребра канавок вкладыша 5 - фиксирующий элемент 12.

При этом смазка на шаровой головке в виде пленочного слоя распределяется из полости "c" через меридиальные пазы во втором вкладыше к головке. Фланец 10, перемещаясь в цилиндрической части 8 вкладыша 4 за счет ограничения фиксирующим элементом 12, ребер канавок 11 и вкладыша 5, работает с постоянным обхватом шаровой головки 2.

Таким образом смазка осуществляется в автоматическом режиме.

Использование данного сферического шарнира позволит улучшить эксплуатационные возможности путем автоматического поддержания гарантированной плоскости посадки шаровой головки пальца при обеспечении автоматической подачи смазки из масляной полости на шаровую головку пальца в процессе работы, кроме того, увеличит максимальное удержание шаровой головки в корпусе.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается сферического шарнира передней подвески транспортных средств. Сущность изобретения заключается в том, что вкладыш и корпус выполнены со смещенным центром, где центр наружной сферы первого вкладыша и внутренней сферы корпуса смещен относительно центра головки шарового пальца, что позволяет получить большую эластичность первого вкладыша и соответственно более плотное обжатие сферы головки шарового пальца. Смещение центров двух сфер обеспечивает максимальное удержание головки шарового пальца в корпусе. В корпусе выполнена кольцевая полость, которая после завальцовки обеспечивает плотное облегание сферы головки шарового пальца вкладышами при установке фиксирующего элемента. Второй вкладыш выполнен полусферической формы. На втором вкладыше выполнены канавки. На внутренней вогнутой поверхности второго вкладыша выполнены меридиальные пазы. Технический результат - улучшение эксплуатационных возможностей и повышение надежности. 3 ил.

Сферический шарнир, содержащий корпус со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, первый вкладыш, выполненный с кольцевой ступенькой на наружной сферической поверхности, второй вкладыш полусферической формы с канавками на его наружной поверхности и фиксирующий элемент, установленный в корпусе, отличающийся тем, что фиксирующий элемент завальцован в корпусе, а центры наружной сферической поверхности первого вкладыша и внутренней сферической поверхности корпуса смещены относительно центра шаровой головки пальца.