Сферический шарнир

 

Сферический шарнир предназначен для передней подвески транспортного средства. Сферический шарнир содержит корпус, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, и эластичный вкладыш сферической формы с концентрическими канавками, сообщающимися между собой посредством канавок на его наружной поверхности. В области нижней полусферы вкладыша выполнены прорези, образующие лепестки. На внутренней поверхности эластичного вкладыша выполнены меридиональные пазы, совмещенные с этими прорезями. Между лепестками в прорезях между ними размешен эластичный пористый материал. В корпусе со стороны, противоположной пальцу, установлен фиксирующий элемент в виде резьбовой пробки. На внутренней боковой поверхности корпуса выполнена кольцевая проточка для создания дополнительного поджатия вкладыша к шаровой головке. Такое выполнение обеспечивает увеличение износостойкости и срока службы шарнира. 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается сферического шарнира передней подвески транспортного средства.

Известен шаровой шарнир, выполненный методом штамповки из полосы и содержащий шаровую головку и корпус незамкнутого контура в виде охватывающей шаровую головку скобы, параллельные полки которой стянуты винтами [1].

Недостатком известного шарнира является низкая надежность ввиду низкой плотности посадки шаровой головки в процессе эксплуатации при воздействии знакопеременных нагрузок, что влечет быстрый износ шаровой опоры, попадание в полость шарнира агрессивной среды, а это приводит к коррозии и быстрому износу шаровой опоры.

В качестве наиболее близкого аналога принят сферический шарнир, который содержит корпус с кольцевой ступенькой на внутренней боковой поверхности, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, первый эластичный вкладыш, выполненный с наружным фланцем с кольцевой ступенькой на его внутренней поверхности, второй эластичный вкладыш, выполненный полусферической формы, ответной шаровой головке, с канавками на его наружной поверхности, и фиксирующий элемент, установленный в корпусе со стороны пальца, а его фланец размещен на кольцевой ступеньке и в контакте с фиксирующим элементом, упомянутые канавки на наружной поверхности второго эластичного вкладыша расположены концентрично и перпендикулярны оси пальца. Кроме того, фиксирующий элемент может быть выполнен в виде гайки [2].

Недостатками этого сферического шарнира являются гарантированная плотность посадки головки в шарнире в процессе эксплуатации, преждевременный износ шарнира, низкое качество смазываемости шаровой головки, так как концентрические канавки в местах сопряжения ребер с фиксирующим элементом не сообщаются друг с другом и при воздействии динамических нагрузок в концентрических канавках, заполненных пластической смазкой, создаются разрывающие усилия, направленные на разрушение материала вкладыша, что ведет к быстрому износу сопрягающихся поверхностей.

Техническим результатом является увеличение износостойкости и срока службы шарнира.

Это достигается тем, что в сферическом шарнире, содержащем корпус с кольцевой ступенькой на его внутренней боковой поверхности, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, эластичный вкладыш сферической формы, ответной шаровой головке пальца, с концентрическими канавками на его наружной поверхности, а также фиксирующий элемент, установленный в корпусе со стороны, противоположной пальцу, и выполненный в виде резьбовой пробки, ввернутой в корпус, сферическая часть эластичного вкладыша с концентрическими канавками на его наружной поверхности дополнительно снабжена каналами, сообщающими упомянутые канавки между собой, на внутренней поверхности эластичного вкладыша выполнены меридиональные пазы, а в области нижней полусферы этого вкладыша - прорези, образующие лепестки, и совмещенные с упомянутыми меридиональными пазами, при этом на внутренней боковой поверхности корпуса дополнительно выполнена кольцевая проточка для создания дополнительного поджатия к шаровой головке в процессе эксплуатации. Кроме того, в области нижней полусферы эластичного вкладыша в прорезях между лепестками может быть размещен эластичный пористый материал.

На фиг. 1 изображен сферический шарнир, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - увеличенный узел 1, показанный на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - сравнительные схемы перетекания смазки в наиболее близком аналоге по патенту N 2029892 (A) и в предлагаемом изобретении (B); на фиг. 5 - 7 - выполнение эластичного вкладыша без пористого материала; на фиг. 8 - 10 - выполнение вкладыша с эластичным пористым материалом.

Сферический шарнир содержит палец 1 с шаровой головкой 2 и расположенный между ней и внутренней боковой поверхностью корпуса 3 эластичный вкладыш 4. При этом на внутренней боковой поверхности корпуса 3 имеется кольцевая ступенька 6. Эластичный вкладыш 4 шарового пальца 1 представляет собой сферическую оболочку, срезанную по плоскости в нижней части.

Фиксирующий элемент 12 выполнен в виде резьбовой пробки и обеспечивает возможность дополнительного поджатия эластичного вкладыша 4 за счет выполнения кольцевой проточки 11.

В нижней полусфере вкладыша 4 имеется шесть прорезей 5, выполненных радиально по ее окружности, заканчивающихся на экваторе, при этом на внутренней поверхности вкладыша 4 выполнены меридиональные пазы 7 и центральное отверстие 8. Прорези 5 совмещены с меридиональными пазами 7 и сообщены с центральным отверстием 8, которое на внешней поверхности вкладыша 4 сообщено с концентрическими канавками 9, сообщающимися каналами 10 между собой. В области нижней полусферы вкладыша 4 в прорезях 5 между лепестками размещен эластичный пористый материал (фиг. 8). При этом в корпусе дополнительно выполнена кольцевая проточка 11, создающая возможность дополнительного поджатия эластичного вкладыша 4 к шаровой головке 2, что обеспечивает уменьшение зазоров в процессе эксплуатации и тем самым увеличивает срок службы сферического шарнира.

На фиг. 3 и 4 обозначено: P_изб - избыточное давление в концентрических канавках эластичного вкладыша, возникающее из-за динамических нагрузок на шарнир и, как следствие, воздействующее на тело вкладыша и фиксирующий элемент; F_д - сила динамическая от шаровой головки; F_п - сила прижатия фиксирующего элемента. Стрелками на фиг. 4 показана схема перетекания смазки при снятии нагрузки F_д на шаровую опору (туда и обратно) вследствие воздействия динамических нагрузок на шарнир.

Таким образом, изобретение позволяет увеличить износостойкость и срок службы сферического шарнира при эксплуатации его в передней подвеске транспортного средства.

Формула изобретения

Сферический шарнир, содержащий корпус с кольцевой ступенькой на его внутренней боковой поверхности, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, эластичный вкладыш сферической формы, ответной шаровой головке пальца, с концентрическими канавками на его наружной поверхности, а также фиксирующий элемент, установленный в корпусе со стороны, противоположной пальцу, и выполненный в виде резьбовой пробки, ввернутой в корпус, отличающийся тем, что сферическая часть эластичного вкладыша с концентрическими канавками на его наружной поверхности дополнительно снабжена каналами, сообщающими упомянутые канавки между собой, на внутренней поверхности эластичного вкладыша выполнены меридиональные пазы, а в области нижней полусферы этого вкладыша - прорези, образующие лепестки, и совмещенные с упомянутыми меридиональными пазами, при этом на внутренней боковой поверхности корпуса дополнительно выполнена кольцевая проточка для создания дополнительного поджатия вкладыша к шаровой головке в процессе эксплуатации.

2. Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что в области нижней полусферы эластичного вкладыша в прорезях между лепестками размещен эластичный пористый материал.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10