ШАРОВОЙ ШАРНИР Российский патент 2007 года по МПК F16C11/06 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к шаровым шарнирам передних подвесок транспортных средств.

Известен шаровой шарнир, содержащий цельноштампованный корпус с внутренней сферической поверхностью, установленный в корпусе палец с шаровой головкой, размещенный на шаровой головке со стороны пальца основной вкладыш с кольцевым ступенчатым выступом на наружной поверхности, соответствующим проточке в корпусе шарнира, причем основной вкладыш имеет наружную сферическую поверхность, соответствующую внутренней сферической поверхности цельноштампованного корпуса, и внутреннюю сферическую поверхность, соответствующую наружной сферической поверхности шаровой головки, кроме того, имеет наружную цилиндрическую поверхность, соответствующую внутренней цилиндрической поверхности цельноштампованного корпуса, во внутренней цилиндрической полости основного вкладыша и на шаровой головке пальца размещен дополнительный вкладыш и зафиксирован на ней фиксирующим элементом с использованием выступов корпуса шарнира, при этом центры наружной сферической поверхности основного вкладыша и внутренней сферической поверхности корпуса смещены относительно центра шаровой головки пальца (см. патент РФ №2127834, МПК F 16 С 11/06, 2001 г.).

Однако известный шаровой шарнир при своем использовании имеет следующие недостатки:

- недостаточно высокие эксплуатационные характеристики из-за повышенного износа вкладышей, выполненных из антифрикционного композиционного материала,

- возможность появления превышения допустимого осевого зазора в шаровом шарнире из-за смятия выступающих элементов второго вкладыша при возникающих при работе шарнира переменных нагрузках,

- недостаточная смазываемость внутренних поверхностей трения вкладышей и наружной поверхности сферы пальца,

- недостаточная герметичность шарового шарнира.

Задача изобретения - создание шарового шарнира.

Техническим результатом при использовании предложенного шарового шарнира является повышение эксплуатационных характеристик путем снижения износа вкладышей за счет повышения эффективности смазывания внутренних поверхностей трения вкладышей и наружной поверхности сферы пальца при одновременном исключении недопустимого превышения осевого зазора в шаровом шарнире при возникающих переменных нагрузках, а также обеспечение надежной герметичности шарового шарнира.

Технический результат достигается формой выполнения смазочных канавок на внутренних сферических поверхностях основного и дополнительного вкладышей шарового шарнира и их расположением относительно оси шарнира, выполнением на дополнительном вкладыше центрального отверстия, а также выполнением наружной поверхности дополнительного вкладыша без выступов и без канавок.

Предложенный шаровой шарнир содержит цельноштампованный корпус с внутренней сферической поверхностью, установленный в корпусе палец с шаровой головкой, размещенный на шаровой головке со стороны пальца основной вкладыш с кольцевым ступенчатым выступом на наружной поверхности, соответствующим проточке в корпусе шарнира, причем основной вкладыш имеет наружную сферическую поверхность, соответствующую внутренней сферической поверхности цельноштампованного корпуса, и внутреннюю сферическую поверхность, соответствующую наружной сферической поверхности шаровой головки, кроме того, имеет наружную цилиндрическую поверхность, соответствующую внутренней цилиндрической поверхности цельноштампованного корпуса, во внутренней цилиндрической полости основного вкладыша и на шаровой головке пальца размещен дополнительный вкладыш и зафиксирован на ней фиксирующим элементом с использованием выступов корпуса шарнира, при этом центры наружной сферической поверхности основного вкладыша и внутренней сферической поверхности корпуса смещены относительно центра шаровой головки пальца, при этом дополнительный вкладыш выполнен с центральным отверстием, диаметр которого составляет 0,25-0,75 от диаметра шаровой головки пальца, на внутренних сферических поверхностях основного и дополнительного вкладышей выполнены вертикальные смазочные канавки в виде криволинейных линий, а на внутренней сферической поверхности основного вкладыша выполнена со смещением от экватора, но не более чем на половину длины образующей сферу дуги, горизонтальная смазочная канавка, пересекающая все вертикальные смазочные канавки, при этом наружная поверхность дополнительного вкладыша выполнена без выступов и без канавок и эквидистантна контактирующей с ней внутренней поверхности фиксирующего элемента шарнира. При этом количество вертикальных канавок на внутренней сферической поверхности каждого вкладыша выбрано от 3 до 30. При этом на внутренней сферической поверхности дополнительного вкладыша дополнительно выполнены горизонтальные смазочные канавки, количество которых выбрано от 1 до 5. При этом шаровой шарнир оснащен заполненным смазкой чехлом, закрепленным на корпусе пружинным кольцом. При этом у основания шаровой головки установлена распорная втулка, предотвращающая смещение чехла с цилиндрической поверхности пальца.

Среди существенных признаков, характеризующих предложенный шаровой шарнир, отличительными являются:

- выполнение на дополнительном вкладыше центрального отверстия, диаметр которого составляет 0,25-0,75 от диаметра шаровой головки пальца,

- выполнение на внутренних сферических поверхностях основного и дополнительного вкладышей вертикальных смазочных канавок в виде криволинейных линий,

- выполнение на внутренней сферической поверхности основного вкладыша со смещением от экватора, но не более чем на половину длины образующей сферическую поверхность дуги, горизонтальной смазочной канавки, пересекающей все вертикальные смазочные канавки,

- выполнение наружной поверхности дополнительного вкладыша без выступов и без канавок и эквидистантной контактирующей с ней внутренней поверхности фиксирующего элемента шарнира,

- выбор вертикальных канавок на внутренней сферической поверхности каждого вкладыша в количестве от 3 до 30,

- выполнение на внутренней сферической поверхности дополнительного вкладыша горизонтальных смазочных канавок, количество которых выбрано от 1 до 5,

- оснащение шарового шарнира заполненным смазкой чехлом, закрепленным на корпусе пружинным кольцом,

- размещение у основания шаровой головки распорной втулки, предотвращающей смещение чехла с цилиндрической поверхности пальца.

Экспериментальные исследования предложенного шарового шарнира показали его высокую эффективность. Было установлено, что предложенный шаровой шарнир по сравнению с прототипом обладает повышенными эксплуатационными характеристиками за счет повышения эффективности смазывания трущихся поверхностей, что в свою очередь привело к снижению их износа на 10-12%. При этом одновременно было установлено исключение превышения допустимого осевого зазора в шаровом шарнире при возникающих переменных нагрузках, а также обеспечение надежной герметичности шарового шарнира при одновременном соблюдении всех конструктивных требований к эксплуатации шарового шарнира в сборе с другими узлами передних подвесок.

Сущность предложенного технического решения показана на чертежах, где на фиг.1 показан общий вид предложенного шарового шарнира, на фиг.2 показан дополнительный вкладыш с вертикальными смазочными канавками и центральным отверстием, являющимся полостью для смазки (горизонтальные смазочные канавки не показаны), и на фиг.3 показан основной вкладыш с вертикальными смазочными канавками и горизонтальной смазочной канавкой на внутренней сферической поверхности.

Предложенный шаровой шарнир содержит цельноштампованный корпус 1, палец 2 с шаровой головкой 3, основной вкладыш 4 с вертикальными смазочными канавками 5 и горизонтальной смазочной канавкой 13 на своей внутренней сферической поверхности, охватывающей шаровую головку 3 пальца 2. Основной вкладыш имеет цилиндрическую внутреннюю поверхность, внутри которой размещен дополнительный вкладыш 6 с вертикальными смазочными канавками 7 на своей внутренней сферической поверхности, охватывающей со стороны полюса шаровую головку 3 пальца 2. Центры наружной сферической поверхности основного вкладыша 4 и внутренней сферической поверхности корпуса 1 шарового шарнира смещены относительно центра шаровой головки 3 пальца 2. Шаровый шарнир содержит также фиксирующий элемент 8, закрепленный выступами 9 корпуса 1. Наружная поверхность дополнительного вкладыша 6 выполнена без выступов и без канавок и эквидистантна контактирующей с ней внутренней поверхности фиксирующего элемента 8 шарнира. В образованной центральным отверстием 10 в дополнительном вкладыше 6 полости, а также во всех смазочных канавках основного и дополнительного вкладышей находится смазка, которая служит для уменьшения коэффициента трения и, соответственно, износа поверхностей трения шаровой головки 3 пальца 2 и вкладышей 4 и 6. Выполненные на внутренних сферических поверхностях вкладышей 4 и 6 канавки 5, 7 и 13 обеспечивают эффективное и равномерное распределение смазки по всей поверхности скольжения шаровой головки 3 пальца 2. Вкладыши 4 и 6 шарового шарнира выполнены из антифрикционного композиционного материала с необходимыми характеристиками трения. Основной вкладыш 4 имеет кольцевой выступ 15 на наружной цилиндрической поверхности. Шаровой шарнир оснащен защитным чехлом 11, внутренняя полость которого заполнена смазкой. На пальце 2 у основания шаровой головки 3 может устанавливаться распорная втулка 12, предотвращающая смещение чехла с цилиндрической поверхности пальца 2 во время его эксплуатации и вследствие этого от нарушения герметичности шарового шарнира. При этом каждая из канавок 5 и 7 на внутренних сферических поверхностях основного 4 и дополнительного 6 вкладышей выполнена в виде криволинейной линии. При этом количество канавок 5 и 7 на внутренней сферической поверхности первого 4 и второго 6 вкладыша выбрано от 3 до 30. На внутренней сферической поверхности дополнительного вкладыша дополнительно выполнены горизонтальные смазочные канавки, количество которых выбрано от 1 до 5.

При сборке шарового шарнира во внутреннюю полость его корпуса 1 последовательно устанавливают основной вкладыш 4, после чего соответственно устанавливают обильно смазанный смазкой по сфере палец 2. Далее на шаровую головку 3 пальца 2 устанавливают дополнительный вкладыш 6, также обильно смазанный по внутренней поверхности. В завершение сборки в корпусе шарового шарнира размещают фиксирующий элемент 8 на наружную поверхность дополнительного вкладыша 6 и под давлением производят закрепление фиксирующего элемента 8 в корпус 1 шарового шарнира, на палец 2 устанавливается распорная втулка 12. Сборку завершают установкой и фиксацией пружинным кольцом 14 на корпусе 1 защитного чехла 11, внутренняя полость которого заполнена смазкой.

Эксплуатация предложенного шарового шарнира является традиционной и не требует конструктивных изменений подвесок.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к шаровым шарнирам передних подвесок транспортных средств. Согласно изобретению дополнительный вкладыш выполнен с центральным отверстием, диаметр которого составляет 0,25-0,75 от диаметра шаровой головки пальца. На внутренних сферических поверхностях основного и дополнительного вкладышей выполнены вертикальные смазочные канавки в виде криволинейных линий. На внутренней сферической поверхности основного вкладыша выполнена со смещением от экватора, но не более чем на половину длины образующей сферу дуги, горизонтальная смазочная канавка, пересекающая все вертикальные смазочные канавки. При этом наружная поверхность дополнительного вкладыша выполнена без выступов и без канавок и эквидистантна контактирующей с ней внутренней поверхности фиксирующего элемента шарнира. Количество вертикальных канавок на внутренней сферической поверхности каждого вкладыша выбрано от 3 до 30. На внутренней сферической поверхности дополнительного вкладыша дополнительно выполнены горизонтальные смазочные канавки, количество которых выбрано от 1 до 5. Шарнир оснащен заполненным смазкой чехлом, закрепленным на корпусе пружинным кольцом. У основания шаровой головки установлена распорная втулка, предотвращающая смещение чехла с цилиндрической поверхности пальца. В результате достигается повышение эксплуатационных характеристик путем снижения износа вкладышей за счет повышения эффективности смазывания внутренних поверхностей трения вкладышей и наружной поверхности сферы пальца при одновременном исключении недопустимого превышения осевого зазора в шаровом шарнире при возникающих переменных нагрузках, а также обеспечивается надежная герметичность шарового шарнира. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Шаровой шарнир, содержащий цельноштампованный корпус с внутренней сферической поверхностью, установленный в корпусе палец с шаровой головкой, размещенный на шаровой головке со стороны пальца основной вкладыш с кольцевым ступенчатым выступом на наружной поверхности, соответствующим проточке в корпусе шарнира, причем основной вкладыш имеет наружную сферическую поверхность, соответствующую внутренней сферической поверхности цельноштампованного корпуса, и внутреннюю сферическую поверхность, соответствующую наружной сферической поверхности шаровой головки, кроме того имеет наружную цилиндрическую поверхность, соответствующую внутренней цилиндрической поверхности цельноштампованного корпуса, во внутренней цилиндрической полости основного вкладыша и на шаровой головке пальца размещен дополнительный вкладыш и зафиксирован на ней фиксирующим элементом с использованием выступов корпуса шарнира, при этом центры наружной сферической поверхности основного вкладыша и внутренней сферической поверхности корпуса смещены относительно центра шаровой головки пальца, отличающийся тем, что дополнительный вкладыш выполнен с центральным отверстием, диаметр которого составляет 0,25-0,75 от диаметра шаровой головки пальца, на внутренних сферических поверхностях основного и дополнительного вкладышей выполнены вертикальные смазочные канавки в виде криволинейных линий, а на внутренней сферической поверхности основного вкладыша выполнена со смещением от экватора, но не более, чем на половину длины образующей сферу дуги, горизонтальная смазочная канавка, пересекающая все вертикальные смазочные канавки, при этом наружная поверхность дополнительного вкладыша выполнена без выступов и без канавок и эквидистантна контактирующей с ней внутренней поверхности фиксирующего элемента шарнира.2. Шаровой шарнир по п.1, отличающийся тем, что количество вертикальных канавок на внутренней сферической поверхности каждого вкладыша выбрано от 3 до 30.3. Шаровой шарнир по п.1, отличающийся тем, что на внутренней сферической поверхности дополнительного вкладыша дополнительно выполнены горизонтальные смазочные канавки, количество которых выбрано от 1 до 5.4. Шаровой шарнир по п.1, отличающийся тем, что он оснащен заполненным смазкой чехлом, закрепленным на корпусе пружинным кольцом.5. Шаровой шарнир по п.1, отличающийся тем, что у основания шаровой головки установлена распорная втулка, предотвращающая смещение чехла с цилиндрической поверхности пальца.