ШАРОВОЙ ШАРНИР Российский патент 2000 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к шаровым шарнирам передней подвески автомобилей.

Известен шаровой шарнир, содержащий цельный корпус в виде стакана с фланцем и глухим отверстием с полусферическим дном и с заключенными в корпус шаровым пальцем со сферической головкой и стержнем с гладким и резьбовым участками, поверхность сферической головки шарового пальца охвачена полусферическим вкладышем из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала, а также фиксирующее разрезное кольцо с двумя внутренними коническими поверхностями (см. патент Великобритании N 2028913, F 16 C 11/06, 1977 г.).

Недостатком известного шарового шарнира являются недостаточный ресурс эксплуатации вследствие быстрого износа участков зоны контакта фиксирующего разрезного кольца и сферической головки пальца, а также недостаточная надежность в связи с возможностью выдавливания фиксирующего разрезного кольца из корпуса по причине разрушения завальцовки.

В основу изобретения положена задача создания шарового шарнира, лишенного перечисленных недостатков и обладающего повышенными ресурсом эксплуатации и надежностью.

Поставленная задача решается тем, что в шаровом шарнире, содержащем цельный корпус в виде стакана с фланцем и глухим отверстием и с заключенным в корпус шаровым пальцем со сферической головкой и стержнем с гладким и резьбовым участками, поверхность сферической головки шарового пальца охвачена вкладышем с полусферической внутренней поверхностью из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала, а также фиксирующее разрезное кольцо с двумя внутренними поверхностями, отличительной особенностью является то, что он снабжен цельным кольцевым вкладышем из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала, внутренняя поверхность которого выполнена сферической с радиусом, равным радиусу сферы головки шарового пальца, а наружная - в виде цилиндра, при этом на нижнем торце вкладыша выполнен выступ со сферической или конической поверхностью, контактирующей соответственно с внутренней сферической или конической поверхностью фиксирующего разрезного кольца, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической, или выполнена с образующей в виде дуги, или с образующей в виде ломаной линии из двух участков, или с образующей из двух криволинейных участков, и наружная поверхность фиксирующего разрезного кольца снабжена частично или полностью контактными кольцевыми или винтовыми выступами треугольной или трапецеидальной формы.

При этом исходная высота цельного кольцевого вкладыша из термопластичного антифрикционного полимерного материала вдоль своей вертикальной оси выбрана из соотношения 1,02-1,10 от его высоты в сборе. При этом исходный наружный диаметр разрезного фиксирующего кольца составляет 1,01- 1,03 от его диаметра после установки в корпус. При этом высота контактных винтовых или кольцевых выступов на наружной поверхности разрезного фиксирующего кольца выбрана из соотношения 0,15-0,25 от толщины фиксирующего кольца, а контактных винтовых или кольцевых выступов выбрана из соотношения 0,20-0,35 от толщины фиксирующего кольца.

В результате стендовых испытаний предложенной конструкции шарового шарнира передней подвески автомобиля было установлено, что с использованием всех отличительных конструктивных особенностей с одновременным использованием цельного кольцевого вкладыша из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала создана конструкция, обладающая увеличенным на 40-50% ресурсом и высокой надежностью в процессе эксплуатации. При этом следует отметить, что в предложенной конструкции шарового шарнира сферическая головка шарового пальца не имеет контакта с металлическими частями шарнира и сферическая головка шарового пальца взаимодействует только с поверхностью вкладыша из износостойкого материала.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана предложенная конструкция шарового шарнира в собранном виде, на фиг. 2 показан шаровой шарнир без смонтированного разрезного фиксирующего кольца и на фиг. 3 - различные варианты конструктивного исполнения фиксирующего разрезного кольца.

Шаровой шарнир состоит из корпуса 1, выполненного в виде стакана с фланцем и глухим отверстием с дном 7 в форме полусферы или усеченного конуса и с заключенным в корпус шаровым пальцем 2 со сферической головкой 3. Поверхность сферической головки 3 охвачена вкладышем 4 с полусферической внутренней поверхностью и цельным кольцевым вкладышем 5, которые с помощью поверхности 9 фиксирующего разрезного кольца 6 зафиксированы в корпусе 1 шарового шарнира. У вкладыша 4 из термопластичного антифрикционного износостойкого материала внутренняя поверхность выполнена в виде сферы с радиусом, равным радиусу сферы головки 3, а наружная - в виде полусферы либо усеченного конуса. Цельный кольцевой вкладыш 5 изготовлен из того же материала, что и вкладыш 4, причем его внутренняя поверхность выполнена сферической с радиусом, равным радиусу сферы головки 3. Наружная поверхность вкладыша 5 имеет форму цилиндра, на нижнем торце которого выполнен выступ 8 в виде усеченного конуса, находящегося в контакте с внутренней конической поверхностью 9 разрезного фиксирующего кольца 6. При этом исходная высота вкладыша 5 составляет 1,02-1,10 от его высоты после его установки в корпус 1 и завальцовки фиксирующего кольца 6. У разрезного фиксирующего кольца 6, изготовленного из высокоуглеродистой пружинной стали, наружная поверхность кроме цилиндрической может быть выполнена с образующей в виде дуги окружности либо ломаной линии. Кроме того, наружная поверхность разрезного кольца 6 снабжена кольцевыми либо винтовыми выступами треугольной или трапецеидальной формы, причем высота выступов составляет (0,15-0,25)h, а шаг выступов - (0,20-0,35)h, где h - толщина кольца. Наружный диаметр разрезного фиксирующего кольца 6 составляет 1,01-1,03 от диаметра посадочного места в корпусе 1 под это кольцо, что обеспечивает посадку с натягом.

За счет установки цельного кольцевого вкладыша из износостойкого полимерного материала устраняется непосредственный контакт разрезного фиксирующего кольца со сферической поверхностью шарового пальца, что обеспечивает повышение надежности и долговечности шарового шарнира. Выполнение выступов на наружной поверхности разрезного фиксирующего кольца и его посадка в корпус с натягом создают дополнительные силы сцепления кольца с корпусом, что обеспечивает повышение усилий, при которых происходит разрушение завальцовки корпуса, а следовательно, повышение усилий вырыва пальца из корпуса.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к шаровым шарнирам передней подвески автомобилей. Шаровой шарнир содержит заключенный в корпус (1) с глухим отверстием шаровой палец и охватывающие его сферическую головку вкладыши из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала. Один из вкладышей (7) выполнен с полусферической внутренней поверхностью, а другой (5) - цельным кольцевым. На нижнем торце последнего выполнен выступ со сферической или конической поверхностью для контакта с соответствующей внутренней поверхностью фиксирующего разрезного кольца, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической или выполнена с образующей в виде дуги, или в виде ломаной линии из двух участков, или с образующей из двух криволинейных участков. Наружная поверхность кольца снабжена частично или полностью контактными кольцевыми или винтовыми выступами треугольной иди трапецеидальной формы. Исходная высота цельного кольцевого вкладыша выбрана из соотношения 1,02 - 1,10 от его высоты в сборе. Исходный наружный диаметр кольца составляет 1,01 - 1,03 от его диаметра после установки в корпус, высота контактных выступов выбрана из соотношения 0,15 - 0,25 от толщины кольца, а шаг контактных выступов выбран из соотношения 0,20 - 0,35 от толщины кольца. Изобретение позволяет увеличить ресурс пластичности и надежность. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Шаровой шарнир, содержащий цельный корпус в виде стакана с фланцем и глухим отверстием и заключенный в корпус шаровой палец со сферической головкой и стержнем с гладким и резьбовым участками, поверхность сферической головки которого охвачена вкладышем с полусферической внутренней поверхностью из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала, а также фиксирующее разрезное кольцо с двумя внутренними поверхностями, отличающийся тем, что он снабжен цельным кольцевым вкладышем из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала, внутренняя поверхность которого выполнена сферической с радиусом, равным радиусу сферы головки шарового пальца, а наружная - в виде цилиндра, при этом на нижнем торце вкладыша выполнен выступ со сферической или конической поверхностью, контактирующей соответственно с внутренней сферической или конической поверхностью фиксирующего разрезного кольца, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической, или выполнена с образующей в виде дуги, или с образующей в виде ломаной линии из двух участков, или с образующей из двух криволинейных участков, а наружная поверхность фиксирующего разрезного кольца снабжена частично или полностью контактными кольцевыми или винтовыми выступами треугольной или трапецеидальной формы. 2. Шаровой шарнир по п.1, отличающийся тем, что исходная высота цельного кольцевого вкладыша из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала вдоль своей вертикальной оси выбрана из соотношения 1,02 - 1,10 от его высоты в сборе. 3. Шаровой шарнир по п.1 или 2, отличающийся тем, что исходный наружный диаметр разрезного фиксирующего кольца составляет 1,01 - 1,03 от его диаметра после установки в корпус. 4. Шаровой шарнир по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что высота контактных винтовых или кольцевых выступов на наружной поверхности разрезного фиксирующего кольца выбрана из соотношения 0,15 - 0,25 от толщины фиксирующего кольца, а шаг контактных винтовых или кольцевых выступов выбран из соотношения 0,20 - 0,35 от толщины фиксирующего кольца.