Стойка стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля

Заявляемая полезная модель относится к подвескам автомобилей, содержащим шаровые шарниры, в том числе, например, к стойкам стабилизаторов поперечной устойчивости автомобиля.
Стойки стабилизатора служат для подвижного соединения плеч штанги стабилизатора поперечной устойчивости с направляющим аппаратом передней и задней подвески, передачи усилий от стабилизатора и подвески на раму и кузов для уменьшения поперечного крена.
Существуют различные конструкции стабилизаторов поперечной устойчивости автомобилей.
Известен шаровой шарнир стойки стабилизатора устойчивости автомобиля, содержащий корпус, выполненный с возможностью жесткого закрепления на конце стойки стабилизатора, отверстие, выполненное в корпусе, вкладыш, выполненный из пластичного материала и запрессованный в отверстие, палец с головкой, которую плотно охватывает вкладыш таким образом, чтобы обеспечить амплитуду колебания свободного резьбового конца пальца в пределах заданного телесного угла, при этом палец выполнен в виде болта с шестигранной головкой (патент РФ на полезную модель № 101119, публ. 10.01.2011, (51) МПК F16C 11/06 (2006.01), B60G 21/05 (2006.01).
Известен шаровой шарнир стойки стабилизатора устойчивости автомобиля, соединяющий кольцеобразный корпус, выполненный с возможностью закрепления на кольце стойки стабилизатора, упругий элемент, выполненный из эластичного материала и привулканизованный к корпусу, палец с профилированной головкой, привулканизованный к эластичному элементу, который выполнен таким образом, чтобы обеспечивать колебания свободного резьбового кольца пальца в пределах заданного телесного угла, при этом палец выполнен в виде болта с профилем головки, образованной несколькими дискообразными проточками (патент РФ на полезную модель № 166281, публ. 20.11.2016, МПК F16C 11/06 (2006.01), B60G 21/05 (2006.01). Известна штанга реактивная, состоящая из стержня с двумя наконечниками на концах со сквозными ступенчатыми цилиндрическими отверстиями, с установленными в них шарнирами в виде тела шарнира с пальцем, тело каждого шарнира установлено в охватывающем его поверхность резиновом вкладыше, установленном в отверстии наконечника со стороны больших отверстий и прижатом крышкой с помощью болтового соединения, отличающаяся тем, что штанга является составной, стержень имеет трубчатое сечение, к концам стержня неразъемно присоединены наконечники, развернутые относительно друг друга на 180°, тело шарнира имеет несферическую форму, на поверхность тела шарнира нанесена система насечек, исключающих ее проскальзывание на резиновом вкладыше при качании пальца, резиновый вкладыш имеет форму, полностью охватывающую поверхность тела шарнира (патент РФ на полезную модель № 133779, публ. 27.10.2013, МПК B60G 5/00 (2006.01). Известна шаровая опора, содержащая монолитный корпус с утолщенными стенками, шаровой палец со сферической головкой, размещенный в гнезде корпуса, упругопластичный вкладыш, охватывающий сферическую головку пальца и представляющий собой усеченную оболочку с внутренней сферической поверхностью и наружной сферической, переходящей в цилиндрическую и усеченную коническую поверхностями, с цилиндрической бобышкой и сквозным отверстием в торце, отличающаяся тем, что вкладыш снабжен расположенными на наружной конической, прилегающей к торцу поверхности меридианальными ребрами, а внутренняя поверхность корпуса представляет соединение цилиндрической и усеченной конической поверхностей с углублением в торце, ответным цилиндрической бобышке вкладыша (патент РФ на полезную модель № 67204, публ. 10.10.2007, МПК F16C 11/06 (2006.01). Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к шаровым опорам подвески автомобиля.
Известна стойка задняя стабилизатора поперечной устойчивости для автомобиля УАЗ ПРОФИ 1-я модификация, представляющая собой первый узел крепления вверху к кронштейну рамы кузова с помощью стержня с резьбовым наконечником, двух резиновых втулок, двух шайб и гайки, и второй узел крепления стойки к стабилизатору поперечной устойчивости, представляющий собой сайлент-блок в виде резино-металлического элемента, состоящего из наружной металлической цилиндрической втулки, приваренной к стержню стойки, резиновой втулки, вставленной в наружную втулку, внутренней металлической втулки, вставленной в резиновую втулку. Крепление стойки внизу к тяге осуществляется с помощью резьбового стержня, шайб и гаек. (https://detaligaz63.ru/diagrams/492_1362x900v1.jpg). Передняя стойка стабилизатора поперечной устойчивости для автомобиля УАЗ ПРОФИ 1-я модификация представляет ступенчатый стержень с нарезанной резьбой с каждой стороны. Узлы крепления вверху к кронштейну рамы кузова и внизу к стабилизатору поперечной устойчивости идентичны и исполнены в виде двух резиновых втулок, двух шайб и гаек. фиксирующих их на стержне самой стойки.
Приведенные конструкции стоек стабилизаторов поперечной устойчивости автомобилей УАЗ имеют существенные отличия от заявляемой полезной модели и приводятся в заявке, потому что они послужили отправным моментом для замены на технические решения, описанные в заявляемой полезной модели.
Известна стойка стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля с шаровым шарниром и вкладышем из полимерного материала, в котором прорези для обеспечения охвата шарового пальца выполнены не в нижней, а в его верхней части (патент ЕР 02276940В1, публ. 26.01.2011 г.). Такой шарнир имеет совершенно иную конструкцию не только вкладыша, но и способа его крепления и приводит к иной конструкции стабилизатора.
Известна стойка (концевой рычаг) стабилизатора поперечной устойчивости транспортного средства, обеспечивающая разнесенное соединение между элементами подвески транспортного средства, содержащая: рычаг амортизации, содержащий пару идентичных штамповок и удерживающие средства на каждом конце рычага, проходящие в противоположных направлениях, для соединения с элементами подвески транспортного средства, характеризующаяся тем, что штампованные элементы стойки согнуты вместе.
Каждое удерживающее средство представляет собой шаровую опору, каждая шаровая опора принимается одной штамповкой и проходит через отверстие в другой. При этом концы каждой штамповки включают отверстие и полусферическую куполообразную часть, удерживающее средство включает в себя шаровую опору, входящую в куполообразную часть дополнительной штамповки и проходящую через отверстие другой штамповки, штампованные детали выполнены из холоднокатанной стали.
Внутри каждой шаровой опоры установлена ацеталевая втулка, которая включает полусферическую часть для приема шарового пальца и гибкую удерживающую часть для захвата шарового пальца внутри втулки. Гибкая удерживающая часть втулки выполнена в виде лепестков, охватывающих шаровой палец. Удерживающие средства (шаровые опоры) имеют средства герметизации (чехлы) (патент ЕР 0479598, опубл. 08.04.1992).
Стойка стабилизатора поперечной устойчивости в вышеописанном патенте предназначена для поглощения колебаний и ударных нагрузок при помощи принудительной рычажной передачи между рессорой и несущей рамой автомобиля при его движении. Таким образом, она имеет такое же основное функциональное назначение, а также принципиально одинаковое конструктивное исполнение удерживающих концов с использованием шаровых опор с пластиковыми втулками с охватывающей частью в виде лепестков, что и заявляемое техническое решение, поэтому стойка по вышеуказанному патенту принимается за прототип.
Недостатком прототипа является конструктивное исполнение рычага и удерживающих элементов (шаровых опор) в виде штампованных элементов стойки, что усложняет ее конструкцию и снижает долговечность.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении надежности и долговечности стоек стабилизаторов поперечной устойчивости автомобилей, в том числе за счет использования новой оригинальной конструкции вкладыша сферического шарнира.
Технический результат достигается решением технической задачи по созданию стойки стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля, имеющей на одном конце первый узел крепления в виде сферического шарнира, а на другом конце - второй узел крепления, причем оба узла соединены неразъемно со стержнем, сферический шарнир содержит корпус, а также шаровой палец и вкладыш, устанавливаемые в корпусе, при этом вкладыш выполнен из полимерного износостойкого материала и представляет собой единую деталь, имеющую основание, боковую сторону и верхнюю часть, на боковой стороне выполнены лепестки, основное формообразование внутренней поверхности вкладыша представляет часть сферы, соответствующей размерам сферы шарового пальца сферического шарнира, характеризующейся тем, что вкладыш
имеет на верхней части наружную коническую поверхность;
имеет на наружной поверхности основания выступающий по периметру фланец;
имеет на боковой стороне снаружи в основном цилиндрическую поверхность, разделенную равномерно по периметру продольными сквозными пазами, выполненными в направлении от верхней части вкладыша в сторону основания, при этом сквозные пазы находятся в плоскости, проходящей через вертикальную ось вкладыша, и переходят на внутренней сферической поверхности вкладыша в канавки, образуя таким образом лепестки вкладыша;
имеет продолжение лепестков в нижней части у основания, которые выполнены по внутреннему периметру сферической поверхности эквидистантой внутренней поверхности, с коническим отверстием в основании вкладыша;
имеет ребра, связующие внешний посадочный диаметр вкладыша и лепестки;
имеет на наружной цилиндрической поверхности боковой стороны вертикальные канавки, выполненные параллельно оси вкладыша;
имеет на внутренней поверхности кольцевую канавку П-образной формы, проходящую в диаметральной плоскости, перпендикулярной оси вкладыша.
Кроме того, стойка стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля характеризуется тем, что в качестве второго узла крепления используется сферический шарнир.
Кроме того, стойка стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля характеризуется тем, что в качестве второго узла крепления используется сайлент-блок, представляющий собой резино-металлический демпфирующий узел.
Кроме того, стойка стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля характеризуется тем, что вкладыш имеет от 6 до 12 лепестков. Основной, но не единственный вариант исполнения - с 6 лепестками.
Кроме того, стойка стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля характеризуется тем, что наружная коническая поверхность вкладыша имеет угол преимущественно 20-45 градусов к плоскости, перпендикулярной оси вкладыша. Основной вариант исполнения - 30 градусов.
Кроме того, стойка стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля характеризуется тем, что наружная коническая поверхность вкладыша (фаска) имеет угол, соответствующий углу посадочного конуса корпуса сферического шарнира.
Кроме того, стойка стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля характеризуется тем, что вертикальные пазы на наружной цилиндрической поверхности боковой стороны вкладыша выполнены полукруглой формы с глубиной 0,2-1,0 мм, уменьшающейся на стороне основания вкладыша.
Заявляемая полезная модель представлена на следующих фигурах:
фиг. 1 - стойка стабилизатора передней подвески;
фиг. 2 - стойка стабилизатора задней подвески (вид спереди);
фиг. 3 - стойка стабилизатора задней подвески (вид сверху);
фиг. 4 - корпус сферического шарнира;
фиг. 5 - вкладыш (вид сбоку по разрезу А-А (сверху - по ребру, снизу по лепестку);
фиг. 6 - вкладыш (вид сбоку с разрезом сверху по лепестку);
фиг. 7 - вкладыш (вид со стороны основания);
фиг. 8 - вкладыш (разрез В-В);
фиг. 9 - вкладыш (фрагмент Д (фиг. 5) разреза по ребру - увеличено);
фиг. 10 - вкладыш (фрагмент С (фиг. 8) разреза В-В - увеличено);
фиг. 11 - вкладыш (разрез Е-Е (фиг. 10);
фиг. 12 - вид на вкладыш со стороны основания, 3/4 (3D);
фиг. 13 - вид на вкладыш со стороны лепестков, 3/4 (3D);
фиг. 14 - вид на внутреннюю поверхность вкладыша, разрез, 3/4 (3D).
В качестве дополнительных материалов в заявке приведены аналоги:
стойка задней подвески автомобиля УАЗ ПРОФИ 1-я модификация;
стойка задней подвески автомобиля УАЗ ПРОФИ 1-я модификация.
На автомобиле с каждой стороны устанавливаются две стойки стабилизатора поперечной устойчивости - передней подвески и задней подвески. Стойки стабилизатора заявляемой конструкции служат для подвижного соединения плеч штанги стабилизатора поперечной устойчивости с направляющим аппаратом передней и задней подвески, передачи усилий от стабилизатора и подвески на раму и кузов для уменьшения поперечного крена.
На фиг. 1 представлена стойка 1 стабилизатора передней подвески.
На фиг. 2 и 3 представлена стойка 2 стабилизатора задней подвески.
Стойки 1 и 2 имеют сходство и отличия, как это видно из этих фигур. Стойка стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля состоит из первого узла крепления 3, второго узла крепления 4 и стержня 5, неразъемно соединенного с обоими узлами, при этом первый узел 3 представляет собой сферический шарнир 6, а второй узел крепления 4 представляет собой:
в стойке 1 стабилизатора передней подвески - сферический шарнир 7, аналогичный сферическому шарниру 6;
в стойке 2 стабилизатора задней подвески - сайлент-блок 8.
На фиг. 1-3 представлен сферический шарнир 6, который включает корпус 9, вкладыш 10, шаровой палец 11, при этом вкладыш 10 расположен между корпусом 9 и шаровым пальцем 11, крышку 12, которая завальцовывается при сборке шарнира кромкой корпуса 9. Для защиты от грязи и воды сферический шарнир 6 защищен чехлом 13, фиксируемым пружинными кольцами 14 в пазу 15 (фиг. 4) - с одной стороны и в пазу 17 на шаровом пальце - с другой стороны чехла. В процессе сборки шарнира он заполняется смазкой.
Угол наклона шарового пальца 11 в шарнире 6 составляет не менее 56 градусов.
На фиг. 4 представлен корпус 9 сферического шарнира, который представляет собой деталь сложной формы и имеет следующие основные элементы и поверхности:
цилиндрическая наружная поверхность 18 корпуса имеет вверху коническую поверхность 19, а внизу - паз 15 для установки чехла 13;
внутренняя поверхность корпуса имеет сверху посадочное гнездо 20 под крышку 12 и фланец вкладыша. Центральное цилиндрическое отверстие 21 служит для установки в него шарового пальца 11 с надетым на его сферическую часть вкладышем 10. Центральное цилиндрическое отверстие 21 переходит внизу в зауженную коническую поверхность 22, служащую для фиксации на ней соответствующей конической кромки 23 (фиг. 5, 6) вкладыша 10. Наименьшее цилиндрическое отверстие 24 переходит в конический раструб 25, обеспечивающий возможность наклонов шарового пальца в сферическом шарнире в процессе эксплуатации. Корпус неподвижно соединен (сваркой) со стержнем стойки.
На фиг. 5-14 представлен вкладыш оригинальной конструкции. Вкладыш 10 (фиг. 1) выполнен из полимерного износостойкого материала и представляет собой единую деталь, имеющую основание 26 (фиг. 5, 6), боковую поверхность 27 и внутреннюю поверхность 28. Основание снаружи по периметру имеет кольцевую полосу, слегка притопленную к центру Боковая поверхность 27 вкладыша 10 выполнена цилиндрической формы с лепестками 29, образованными за счет выполнения сквозных пазов 30 (фиг. 6) в боковой поверхности вкладыша. Лепестки 29 равномерно расположены по периметру боковой поверхности, а сквозные пазы 30, разделяющие лепестки, выполнены в плоскостях, проходящих через ось вкладыша 31 (фиг. 7, 8). Пазы 30 переходят внутри в слегка углубленные канавки в 6 сквозных пазов поверхности 37 (эквидистантой внутренней сферической поверхности). По периметру основания 26 выполнена отбортовка в виде фланца 32 для фиксации вкладыша 10 в корпусе 9. Внутренняя поверхность 28 вкладыша (фиг. 6) в основной своей части выполнена в виде части сферы, соответствующей сфере шарового пальца сферического шарнира. Основание 26 вкладыша имеет ребра 34, связывающие основание с лепестками поверхности 37. Вершины лепестков 30 имеют коническую кромку (фаску) 23 с углом, соответствующим углу конической поверхности 22 корпуса 9 сферического шарнира. В основном варианте исполнения угол посадочного конуса (угол α) составляет 30 градусов.
На наружной боковой поверхности вставки выполнены канавки 35 полукруглой формы параллельно оси вкладыша. За счет канавок на цилиндрической поверхности 27 вкладыша образуются ребра, которые при сборке (за счет деформации) обеспечивают необходимый натяг и момент вращения шарового пальца.
Вставка 10 имеет на внутренней поверхности кольцевую канавку 36 примерно П-образной формы (фиг. 5), проходящую в диаметральной плоскости, перпендикулярной оси вкладыша и находящейся на расстоянии L от плоскости основания 26. При этом диаметр d2 больше диаметра сферы вставки, что позволяет по канавке улучшить снабжение смазкой рабочих поверхностей шарового пальца и внутренней сферической поверхности вставки.
Совокупность сквозных пазов 30, переходящих в вертикальные канавки, и диаметральной кольцевой канавки - на внутренней поверхности вставки, обеспечивают надежное снабжение смазкой всех трущихся поверхностей сферического шарнира, что в сочетании с современным высокопрочным и износостойким материалом вставки повышает долговечность шарнира в целом.
В основном варианте исполнения вкладыш 9 имеет 6 лепестков (фиг. 7, 8, 13).
Сайлент-блок 8 (фиг. 3) стойки 2 стабилизатора задней подвески состоит из наружного металлического цилиндрического корпуса 38, внутри которого запрессована резинометаллическая втулка 39, состоящая из наружного 40 и внутреннего 41 цилиндров, а также демпфера 42 из завулканизированной резины. Корпус 33 соединен неподвижно (приварен) к стержню 5 стойки. В общем виде сайлент-блок, представляет собой резино-металлический демпфирующий узел.