ШАРОВАЯ ОПОРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2004 года по МПК F16C11/06 

Предлагаемое техническое решение относится к транспортному машиностроению и касается сферического шарнира передней подвески транспортных средств.

В настоящее время все в основном шаровые опоры характеризуются наличием корпуса с присоединительным фланцем, пальца и чехла. Так, известна шаровая опора, корпус которой выполнен листовой штамповкой из двух металлических пластин в форме крышек треугольных очертаний со скругленными гранями и углами. В средней части этих крышек выполнены полусферические выштамповки для установки пальца в одной из них. Палец выполнен в форме стержня округлой формы, характеризующегося сочетанием конической и цилиндрической резьбовых частей. После установки головки пальца в полусферические выштамповки обе пластины корпуса свариваются контактной сваркой [1].

Однако в данной конструкции быстро образуется зазор по контуру сваренных между собой крышек, через который в полость шарнира проникает пыль, вода и т.д. в процессе эксплуатации, что приводит к преждевременному износу изделия.

Близким к заявляемому техническому решению является техническое решение производственного объединения “Трек”, выпускающего шаровые опоры, имеющие цельнокованный корпус, внутри которого размещена сфера шарового пальца. Между сферической поверхностью пальца и корпусом установлен подшипник, выполненный из полимера. Снаружи шарнир закрыт чехлом из резины [2].

Наиболее близким к заявляемому техническому решению, взятому в качестве прототипа, является техническое решение, в котором описан шаровый шарнир, имеющий палец со сферической головкой, установленный в гнезде цельнокованного корпуса, а также вкладыш, зафиксированный в процессе сборки шарнира стенкой гнезда корпуса между сферической поверхностью пальца и внутренней поверхностью гнезда корпуса. Вкладыш выполнен из упругопластичного материала в виде усеченной сферической оболочки с продольными прорезями от торца усеченной части за экваториальное сечение вкладыша для образования лепестков, необходимых для предварительного монтажа пальца и вкладыша без разрушения последнего [3].

Однако все указанные выше технические решения имеют ряд недостатков:

- имеются случаи проворота вкладыша в процессе сборки и работы внутри корпуса;

- недостаточно высокая нагрузочная способность вкладыша из-за наличия канавок на его поверхности, материал вкладыша - полиамид 6, модифицированный угольными волокнами, поэтому коэффициент трения в паре палец-вкладыш достаточно высок, что приводит к эпизодическому скрипу шарнира при его работе в автомобиле.

При установке шарнира в качестве нижней шаровой опоры передней подвески автомобилей не всегда выдерживается требуемое усилие вырыва шарового пальца, что может привести к аварийной ситуации на дороге.

Таким образом, задачей создания предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что в шаровой опоре транспортного средства, содержащей монолитный корпус с посадочным местом под головку пальца, палец с шаровой головкой, установленный в посадочном месте корпуса, и полимерный вкладыш, установленный между ними, согласно изобретению что внутренняя поверхность корпуса снабжена участками в форме геометрических фигур, отличных от сферической, например в виде усеченных конусов и цилиндров, и выточками (например, сферическими), расположенными под углом по отношению к вертикальной оси корпуса шаровой опоры, а наружная поверхность полимерного вкладыша снабжена выступами, внешняя поверхность которых представляет собой ответную часть выточек на внутренней поверхности посадочного места корпуса, причем вкладыш выполнен из модифицированного полиамида, пропитанного веществом, снижающим коэффициент трения шарнира шаровой опоры, и без канавок.

Сборка шарового шарнира производится методом холодной пластической деформации нижней части корпуса.

Указанные отличительные особенности предлагаемой конструкции позволяют:

- устранить проворот вкладыша в процессе сборки и работы шарнира вокруг его вертикальной и горизонтальной осей,

- повысить уровень нагрузочной способности вкладыша за счет более плотного и равномерного прилегания его внутренней поверхности к сферической поверхности пальца из-за отсутствия канавок на внутренней сфере вкладыша, причем канавки для смазки на внутренней поверхности вкладыша были устранены в результате применения материала для вкладыша полиамида, модифицированного материалом, снижающим коэффициент трения в паре палец-вкладыш.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет заявить, что предлагаемое техническое решение имеет ряд конструктивных изменений, позволяющих достигнуть поставленной задачи, что соответствует таким критериям изобретения как "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображен вертикальный разрез шаровой опоры; на фиг.2 изображен корпус шарнира; на фиг.3 изображен вкладыш шарнира.

Корпус 1 (фиг.1, 2) предлагаемой шаровой опоры транспортного средства выполнен цельнокованным, его внутренняя поверхность (посадочное место для шарового пальца) снабжена участками в форме геометрических фигур. В данном случае, если смотреть слева направо, будет плоскость - конус - цилиндр - конус. Кроме того, внутренняя поверхность корпуса 1 имеет выточки, расположенные в данном случае под углом 120 градусов к вертикальной оси корпуса, в которых расположены выступы 3 (фиг.1) вкладыша 5, размещенного, в свою очередь, между посадочным местом корпуса 1 и головкой шарового пальца 4 (фиг.1). Наружная поверхность выступов вкладыша (фиг.1, 3) представляет собой ответную часть выточек корпуса (фиг.2) (в нашем случае - полусферических) (фиг.1, 3) и размещена в них, что исключает проворот вкладыша 5 вокруг вертикальной оси шарнира при вращении шарового пальца. Шаровой палец изготовлен из стали типа 38ХГНМ методом холодной высадки с последующей мехобработкой, а резьба на нем выполнена накаткой во избежание разрыва структуры металла. Снаружи корпус 1 закрыт резиновым чехлом (не показан).

На фиг.3 изображено сечение вкладыша, который выполнен из модифицированного полиамида в виде усеченной оболочки с продольными прорезями от торца усеченной части за экваториальное сечение вкладыша для образования лепестков (необходимых для предварительного монтажа пальца и вкладыша без разрушения последнего). Внутренняя поверхность вкладыша представляет собой усеченную сферу; наружная поверхность выполнена в виде совокупности усеченных конусов, цилиндра с расположенными на наружной поверхности выступами, являющимися сопрягаемыми поверхностями с расточками в корпусе.

Проведенные испытания в фирме "Автон" г. Воронеж дали положительные результаты работы, что подтверждает такой критерий изобретения как "промышленная применимость" предлагаемой конструкции.

Работа предлагаемого технического решения осуществляется при движении транспортного средства в его подвеске. При работе элементы шаровой опоры, такие как корпус, вкладыш и шаровый палец, подвергаются большим нагрузкам и, следовательно, быстро изнашиваются. Внесенные конструктивные изменения позволяют продлить срок службы предлагаемой конструкции. Положительный эффект при этом выражается в устранении проворота вкладыша вокруг вертикальной и горизонтальной осей шарнира в процессе сборки и работы шаровой опоры, увеличении нагрузочной способности самого вкладыша, увеличении усилия вырыва шарового пальца из корпуса шаровой опоры.

Источники информации

1. Патент РФ № 2049376, МПК F C 11/06.

2. Газета “Аргументы и факты”, № 12, 2003, статья “Рулевой наконечник “ТРЕК”. Качество и надежность”.

3. Патент РФ № 2121613 (прототип).

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается шаровых опор передней подвески транспортных средств, в частности, для передачи угловых поворотных движений сопряженных деталей. Внутренняя поверхность посадочного места корпуса снабжена участками в форме различных геометрических фигур, выполненных в виде усеченных конусов и цилиндров, и полусферическими выточками, расположенными под определенным углом друг к другу, а наружная поверхность полимерного вкладыша снабжена выступами, внешняя поверхность которых представляет собой ответную часть выточек внутренней поверхности корпуса. Вкладыш выполнен из модифицированного полиамида типа "маслянит", пропитанного веществом, снижающим коэффициент трения шарнира. Технический результат заключается в устранении проворота вкладыша, увеличении нагрузочной способности и снижении коэффициента трения шарнира. 3 ил.

Шаровая опора транспортного средства, содержащая монолитный корпус, палец с шаровой головкой, установленный в посадочное место корпуса, и полимерный вкладыш, установленный между ними, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность посадочного места корпуса выполнена с участками в форме геометрических фигур в виде усеченных конусов и цилиндров и выточек, расположенных под углом по отношению к вертикальной оси корпуса шаровой опоры, а наружная поверхность полимерного вкладыша, материал которого модифицирован веществом, снижающим коэффициент трения шарнира, снабжена выступами, внешняя поверхность которых представляет собой ответную часть выточек на внутренней поверхности посадочного места корпуса.