Шарнирное устройство для механического транспортного средства

Изобретение относится к шарнирному устройству. Шарнирное устройство (1), включающее в себя простирающийся аксиально палец (3) шарнира, прежде всего так называемую лапку, и полностью или частично радиально окружающий его эластично деформируемый слой (5), который на его радиальной внешней стороне (6), по меньшей мере, участками находится в контакте с корпусом (2) и который по меньшей мере на одном аксиальном конце соединен с кольцевой деталью (7), прежде всего привулканизирован к ней, причем палец (3) шарнира образует с эластично деформируемым слоем (5) и по меньшей мере одной кольцевой деталью (7) подвижное по отношению к корпусу (2) тело (8) шарнира. Возможность прокручивания тела (8) шарнира вокруг его продольной оси (9) сдерживается посредством предусмотренной на корпусе дополнительно к прилеганию внешней стороны (6) эластично деформируемого слоя защиты (10) от прокручивания, для образования которой кольцевая деталь (7) удерживается в корпусе (2) посредством прессовой посадки. На кольцевой детали (7) расположен направленный радиально наружу зубчатый профиль (12) типа накатки. Зубчатый профиль (12) входит в зацепление с геометрическим замыканием в направленную радиально наружу стенку корпуса (2). В предусмотренной в корпусе (2) канавке удерживается запорное кольцо (11), которое под аксиальным предварительным натяжением фиксирует кольцевую деталь (7) и эластично деформируемый слой (5). Технический результат: обеспечение высокой защищенности от отказов и высокого комфорта шарнира даже в случае кручения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к шарнирному устройству, включающему в себя простирающийся аксиально палец шарнира, прежде всего так называемую лапку, и полностью или частично окружающий его радиально эластично деформируемый слой, который на его радиальной внешней стороне, по меньшей мере, участками находится в контакте с внешним корпусом и который по меньшей мере с одного осевого конца соединен с кольцевой деталью, прежде всего привулканизирован к ней, причем палец шарнира с эластично деформируемым слоем и по меньшей мере одной кольцевой деталью образует подвижное относительно корпуса тело шарнира согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Шарнирные устройства данного типа часто называются также шарнирами с предварительно напряженным упругим элементом. При этом палец шарнира, например, шарообразно расширен.

Известно, что для того чтобы обеспечить высокий комфорт, необходимо провести внутреннюю стенку корпуса не в виде круглого цилиндра, а снабдить ее выточкой, например с радиусом 100 мм, так что получается выгнутая вогнуто внутренняя стенка, в которую при монтаже под аксиальным предварительным натяжением может вдавливаться эластично деформируемый слой. За счет этого при малых нагрузках получается большое подпружинивание шарнирного устройства, так что достигаются хорошие характеристики комфорта и акустические характеристики. При обусловленном названным конструктивным решением комфорта малом предварительном натяжении шарнирного устройства все же вследствие кручения может возникнуть преждевременное проскальзывание деформируемого слоя или соединенной с ним чашки по отношению к корпусу. При этом, прежде всего, проскальзывание чашки по отношению к крепящему тело шарнира запорному кольцу связано с образованием большого шума типа скрипа. При относительном движении между слоем эластомера и стенкой корпуса во время эксплуатации может также возникнуть повышенный износ со снижением предварительного натяжения шарнира.

В основе изобретения лежит проблема достижения улучшения, прежде всего, для такого рода комфортных шарниров, а также для других шарниров с эластично деформируемым слоем.

Изобретение решает данную задачу посредством шарнирного устройства с отличительными признаками п. 1 формулы изобретения, а также посредством механического транспортного средства с отличительными признаками п. 16 формулы изобретения. В отношении предпочтительных форм выполнения и усовершенствований изобретения делается ссылка на другие пп. 2-15 формулы изобретения.

С помощью изобретения в выполнении по п. 1 формулы изобретения посредством того, что возможность прокручивания тела шарнира вокруг его продольной оси сдерживается посредством предусмотренной на корпусе дополнительно к прилеганию внешней стороны эластично деформируемого слоя защитой от прокручивания, обеспечивается, что даже при относительно малом аксиальном предварительном натяжении всегда имеют место высокая защищенность от отказов и высокий комфорт шарнира даже в случае кручения.

Если защита от прокручивания действует между телом шарнира и корпусом с силовым замыканием, то выше предельной нагрузки в направлении вращения может быть вероятным относительное перемещение между телом шарнира и корпусом. Тем не менее, прежде всего, при малых углах поворота прокручивание между телом шарнира и корпусом может быть полностью исключено. В дополнение к этому, опора частей друг о друга с силовым замыканием обеспечивает отсутствие стука даже под нагрузкой.

Если защита от прокручивания действует между телом шарнира и корпусом с геометрическим замыканием, то возникновение движения поворота между телом шарнира и корпусом может быть предотвращено даже при больших углах поворота.

Защита от прокручивания может быть образована посредством расположенных с радиальной внешней стороны тела шарнира и/или с радиальной внутренней стороны корпуса мер. Таким образом, с зависимости от геометрии и размера соответствующего шарнирного устройства получаются различные возможности осуществления.

Выгодной для образования защиты от прокручивания является по меньшей мере одна соединенная с эластичным слоем чашка, удерживаемая в корпусе посредством прессовой посадки, так что тогда чашка в ее встроенном положении более не имеет зазора и может прокручиваться по отношению к корпусу только при приложении очень большой силы.

При этом для поддержки прессовой посадки по меньшей мере на одной соединенной с эластичным слоем чашке может быть расположен направленный радиально наружу зубчатый профиль типа накатки. Благодаря этому в зависимости от выполнения может быть пресечено, например, проскальзывание вплоть до очень большого предельного угла 45°. Обычные требования к такому предельному углу находятся чаще всего в диапазоне около 10-20°.

При этом чашка, предпочтительно, опирается на корпус с силовым замыканием через зубчатый профиль. Зубчатый профиль может быть изготовлен при этом из более прочного по сравнению с корпусом материала, так что зубья не изнашиваются даже при длительном режиме работы.

Дополнительно к силовому замыканию или альтернативно ему, зубчатый профиль может входить в зацепление в направленную радиально внутрь стенку корпуса с геометрическим замыканием. Прежде всего, является также возможным, что сначала имеет место чистое силовое замыкание, которое после некоторой продолжительности эксплуатации дополняется соединением с геометрическим замыканием.

Вместо зубчатого профиля на радиальной внешней стороне зубчатый профиль может быть расположен также на направленной радиально внутрь стороне корпуса.

Помимо этого является также возможным, что в качестве защиты от прокручивания, по меньшей мере, часть направленной радиально наружу поверхности эластичного слоя склеена с корпусом. Здесь существует большая площадь контакта, так что склеиванию по площади необходимо было бы точечно брать на себя лишь небольшое усилие.

Прежде всего, хотя и не обязательно, шарнирная структура согласно изобретению образует описанный выше комфортный шарнир. При этом тело шарнира во встроенном положении аксиально предварительно натяжено, и посредством аксиального предварительного натяжения эластичный слой во встроенном положении является вдавленным в радиальную выточку в корпусе. При этом образована посредством выточки вогнутая линия стенки направленной радиально внутрь стенки корпуса, так что там образовано пространство для прилегания эластично деформируемого слоя.

Альтернативно, тело шарнира и приемное пространство корпуса могут образовывать в качестве защиты от прокручивания отличающуюся от вращательной симметрии форму контура, прежде всего овальную форму контура. Тогда прокручивание частей относительно друг друга вокруг оси пальца предотвращается даже при углах выше предельного угла.

Другая дополнительная или альтернативная возможность защиты от прокручивания состоит в том, чтобы предусмотреть в качестве защиты от прокручивания входящие в зацепление с аксиальной компонентой в запорное кольцо и чашку тела шарнира блокирующие средства, прежде всего штифты. Тогда при любом произвольном угле они точно так же могли бы вызывать блокирование поворотного движения.

Механическое транспортное средство по меньшей мере с одним шарнирным устройством по одному из пп. 1-15 формулы изобретения является особо затребованным.

Такое механическое транспортное средство может быть, прежде всего, грузовым транспортным средством (NKW), причем такое шарнирное устройство может служить для соединения частей ходового механизма с рамой транспортного средства.

Другие преимущества и отличительные признаки изобретения вытекают из изображенных на чертеже и описанных далее примеров выполнения предмета изобретения.

На чертеже показано:

Фиг. 1 - изображение возможного шарнирного устройства в перспективе с направленной радиально наружу накаткой на соединенной с эластично деформируемым слоем чашке,

Фиг. 2 - продольный разрез средней области шарнирного устройства согласно фиг. 1,

Фиг. 3 - детальный вид на привулканизированную к эластично деформируемому слою чашку с направленной наружу накаткой,

Фиг. 4 - детальное изображение чашки с накаткой ниже фиксирующего ее запорного кольца,

Фиг. 5 - подобное фиг. 4 изображение, но в виде под наклоном «сверху», с держащими два конца тела шарнира и предварительно аксиально напрягающими запорными кольцами.

Оснащенное одним или несколькими шарнирными устройствами 1 согласно изобретению механическое транспортное средство зачастую образует грузовое транспортное средство (NKW) и имеет раму транспортного средства. Такая рама транспортного средства обычно может содержать боковые лонжероны и несколько поперечин. На раме транспортного средства через направляющие рычаги независимой подвески колеса и соотнесенные шарнирные устройства 1 являются удерживаемыми, например, элементы ходового механизма. Направляющий рычаг независимой подвески колеса может быть при этом интегральной составной частью корпуса 2 соответствующего шарнирного устройства 1. Шарнирными устройствами 1 согласно изобретению может быть снабжен также, например, автомобиль для строительных работ или автомобиль повышенной проходимости.

Такое шарнирное устройство 1 содержит простирающийся аксиально палец 3 шарнира, прежде всего так называемую лапку, который здесь в своей средней области шарообразно расширен. На своих аксиально внешних краях 4 палец 3 шарнира может быть снабжен отверстиями 4a для приема крепежных средств и для их фиксации на другом конструктивном элементе. Исходящая от осевого центра симметрия, как здесь изображено, не является обязательной.

Помимо этого шарнирное устройство 1 содержит полностью или частично охватывающий радиально палец 3 шарнира, эластично деформируемый и массивный сам по себе резиноподобный слой 5, который без аксиального предварительного натяжения образует своей радиальной внешней стороной 6, например, круглоцилиндрическую форму. Поэтому толщина слоя 5 в аксиальном направлении изменяется. В целом он здесь образован манжетообразно вокруг, прежде всего, шарообразно расширенной области пальца 3.

Посредством аксиального предварительного натяжения внешняя сторона может быть выгнута, например наружу, и тем самым заполнить выточку 2a с внутренней стороны корпуса 2. Радиальная внешняя сторона 6, по меньшей мере, участками находится в контакте с корпусом 2. По меньшей мере на одном аксиальном конце эластично деформируемый слой 5 здесь прочно соединен с действующей по типу чашки кольцевой деталью 7, прежде всего привулканизирован к ней. Над ним может удерживаться в канавке, например, запорное кольцо 11 и под аксиальным предварительным натяжением фиксировать кольцевую деталь 7 и эластично деформируемый слой 5. Запорное кольцо 11 может быть, например, также многослойным пластинчатым кольцом.

Палец 3 шарнира образует с эластично деформируемым слоем 5 и по меньшей мере одной чашеобразной кольцевой деталью 7 в общем подвижное относительно корпуса 2 тело 8 шарнира. Для того чтобы предотвратить проскальзывание данного тела 8 шарнира по отношению к корпусу 8 уже при слишком малом угле поворота вокруг оси 9, здесь возможность прокручивания тела 8 шарнира вокруг продольной оси 9 сдерживается посредством предусмотренной на корпусе 2 дополнительно к прилеганию внешней стороны 6 эластично деформируемого слоя 5 защитой 10 от прокручивания. При этом сдерживание может означать, что прокручивание затруднено, или затруднено ниже предельного усилия, или предотвращено, или даже что прокручивание полностью заблокировано, в то время как нагрузка сжатия и натяжения на эластичном слое 5 может сохраняться.

На аксиально противоположном конце эластично деформируемый слой 5 тоже может быть прочно привулканизирован к другой кольцевой детали 7a, которая зафиксирована за запорным кольцом. Альтернативно, корпус 2 может быть образован здесь также ковшеобразным, так что дополнительное запорное кольцо не требуется. Второе кольцо 7a также не должно состоять в прочном соединении с эластично деформируемым слоем 5. В целом изобретение допускает различные возможности реализации содержащего по меньшей мере палец 3 шарнира, эластичный слой 5 и кольцо 7 тела 8 шарнира и образования защиты 10 от прокручивания между ним и корпусом 2.

В изображенном здесь примере выполнения для образования защиты 10 от прокручивания по меньшей мере на одной соединенной с эластичным слоем 5 чашке 7 образован направленный радиально наружу зубчатый профиль 12 типа накатки. Он выполнен здесь в виде единого целого с чашкой 7, что исключает другие возможные источники дефектов и ослабления. Зубчатый профиль 12 выполнен по всей аксиальной высоте чашки 7 и имеет таким образом аксиальную протяженность от нескольких миллиметров до сантиметрового диапазона. С помощью данного зубчатого профиля 12 чашка 7 - и вместе с ней все тело 8 шарнира - удерживается в прессовой посадке в корпусе 2 и благодаря этому, по меньшей мере, с силовым замыканием опирается на корпус 2. Дополнительно зубчатый профиль 12 может также входить чуть дальше в зацепление с геометрическим замыканием в направленную радиально наружу стенку корпуса 2. Доля геометрического замыкания может варьироваться в зависимости от сочетания металлов и давления запрессовки. В течение времени эксплуатации доля геометрического замыкания может также повышаться.

При этом в принципе также возможно, что защита 10 от прокручивания действует между телом 8 шарнира и корпусом 2 полностью с геометрическим замыканием, например через выступающие радиально выступы тела 8 шарнира, которые входят в зацепление в соответствующие выемки корпуса 2.

В описанном здесь примере выполнения защита 10 от прокручивания образована посредством предусмотренных с радиальной внешней стороны тела 8 шарнира мер, а именно здесь посредством накатки 11 на кольце 7, а также посредством запрессовки конструктивного элемента 7 в корпус 2. Дополнительно или альтернативно, накатка или другая подходящая мера для обеспечения защиты от прокручивания могла бы быть расположена с радиальной внутренней стороны корпуса 2.

Точно так же является возможным, что в качестве защиты от прокручивания, по меньшей мере, часть направленной радиально наружу поверхности эластичного слоя 5 склеена с корпусом 2. Такая поверхность 13 склеивания отмечена на фиг. 1. Данная мера может быть предусмотрена также дополнительно к накатке или другим мерам. Склеивание может быть осуществлено также так, чтобы оно действовало только при малых углах поворота и после достижения предельной нагрузки обрывалось.

Вообще, тело шарнира и приемное пространство корпуса могут образовывать в качестве защиты от прокручивания также отличающуюся от вращательной симметрии форму контура, прежде всего овальную форму контура.

Защита от прокручивания должна осуществляться не (вероятно, «не только»: - прим. пер.) через действующие радиально меры, такие как накатка 12, но могут быть предусмотрены также входящие в зацепление аксиально блокирующие средства, например штифты или подобное, которые с аксиальной компонентой входят в зацепление в запорное кольцо 11 и чашку 7 тела 8 шарнира.

Предполагается, что такого рода шарнирное устройство 1 может быть применено в транспортном средстве в разных местах, прежде всего также внутри рулевого управления и шарниров ходового механизма.

ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1 шарнирное устройство

2 корпус

2a выточка

3 палец шарнира

4 его аксиальные концы

4a отверстия

5 эластично деформируемый слой

6 его радиальная внешняя сторона

7 чашеобразная кольцевая деталь

7а аксиально противоположная кольцевая деталь

8 тело шарнира

9 продольная ось

10 защита от прокручивания

11 запорное кольцо

12 зубчатый профиль

13 поверхность склеивания

1. Шарнирное устройство (1), включающее в себя простирающийся аксиально палец (3) шарнира, прежде всего так называемую лапку, и полностью или частично радиально окружающий его, эластично деформируемый слой (5), который на его радиальной внешней стороне (6), по меньшей мере, участками находится в контакте с корпусом (2) и который по меньшей мере на одном аксиальном конце соединен с кольцевой деталью (7), прежде всего привулканизирован к ней, причем палец (3) шарнира образует с эластично деформируемым слоем (5) и по меньшей мере одной кольцевой деталью (7) подвижное по отношению к корпусу (2) тело (8) шарнира, причем возможность прокручивания тела (8) шарнира вокруг его продольной оси (9) сдерживается посредством предусмотренной на корпусе дополнительно к прилеганию внешней стороны (6) эластично деформируемого слоя защиты (10) от прокручивания, для образования которой кольцевая деталь (7) удерживается в корпусе (2) посредством прессовой посадки, причем на кольцевой детали (7) расположен направленный радиально наружу зубчатый профиль (12) типа накатки, отличающееся тем, что зубчатый профиль (12) входит в зацепление с геометрическим замыканием в направленную радиально наружу стенку корпуса (2), причем в предусмотренной в корпусе (2) канавке удерживается запорное кольцо (11), которое под аксиальным предварительным натяжением фиксирует кольцевую деталь (7) и эластично деформируемый слой (5).

2. Шарнирное устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что кольцевая деталь (7) через зубчатый профиль (12) дополнительно опирается на корпус (2) с силовым замыканием.

3. Шарнирное устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что во встроенном положении эластичный слой (5) посредством аксиального предварительного натяжения вдавлен в радиальную выточку (2а) корпуса (2).

4. Шарнирное устройство (1) по п. 2, отличающееся тем, что во встроенном положении эластичный слой (5) посредством аксиального предварительного натяжения вдавлен в радиальную выточку (2а) корпуса (2).

5. Шарнирное устройство (1) по п. 3, отличающееся тем, что посредством выточки (2а) образована вогнутая линия стенки направленной радиально внутрь стенки корпуса (2).

6. Шарнирное устройство (1) по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что в качестве дополнительной защиты (10) от прокручивания предусмотрены входящие в зацепление с аксиальной компонентой в запорное кольцо (11) и кольцевую деталь (7) тела шарнира блокирующие средства, прежде всего штифты.

7. Шарнирное устройство (1) по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что запорное кольцо (11) является многослойным пластинчатым кольцом.

8. Шарнирное устройство (1) по п. 6, отличающееся тем, что запорное кольцо (11) является многослойным пластинчатым кольцом.

9. Шарнирное устройство (1) по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что эластично деформируемый слой (5) привулканизирован к кольцевой детали (7).

10. Шарнирное устройство (1) по п. 7, отличающееся тем, что эластично деформируемый слой (5) привулканизирован к кольцевой детали (7).

11. Шарнирное устройство (1) по п. 8, отличающееся тем, что эластично деформируемый слой (5) привулканизирован к кольцевой детали (7).

12. Механическое транспортное средство по меньшей мере с одним шарнирным устройством (1) по одному из пп. 1-11.