СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР ДЛЯ ПЕРЕДНЕЙ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и касается конструкции сферического шарнира для передней подвески транспортного средства, в частности, сферического шарнира верхнего для передней подвески легкового автомобиля.
Из уровня техники известны сферические шарниры для подвески автомобилей, см, например, патент на промышленный образец RU45472S, МКПО 12-16, публ. 16.04.1999 г., включающие корпус шарнира, сформированный заодно с плоским присоединительным фланцем, крепежные отверстия, выполненные во фланце, палец и защитный чехол.
Из уровня техники, см., например, патент RU2440517C1, МПК F16C 11/06, публ. 20.01.2012 г., известна конструкция сферического шарнира, включающая цельноштампованный корпус с плоским фланцем и внутренней сферической полостью, установленный в полости корпуса палец с шаровой головкой, вкладыш из антифрикционного материала, размещенный на шаровой головке, и защитный чехол. При эксплуатации шарнира под воздействием циклических знакопеременных внешних нагрузок палец шарнира поворачивается вокруг своей оси и перемещается на углы качения относительно оси симметрии полости корпуса шарнира. Конструкция обеспечивает перемещение пальца (см. Фиг. 16 в указанном выше патенте) на одинаковые крайние углы качения относительно оси симметрии полости корпуса, а ось симметрии, в свою очередь, расположена перпендикулярно плоскости фланца корпуса.
Из патента RU129176U1, МПК F16C 11/06, публ. 20.06.2013 г., известна также конструкция сферического шарнира транспортного средства, который содержит полый корпус с плоским фланцем, палец с шаровой головкой, установленной в полости корпусе, крышку, завальцованную в корпусе, вкладыш из антифрикционного материала, расположенный на шаровой головке, и защитный чехол. Как указано в описании к патенту, палец с шаровой головкой имеет возможность поворота на угол качения и вращения относительно корпуса. Конструкция обеспечивает перемещение пальца (см. Фиг. 1 в указанном выше патенте) на одинаковый максимальный угол качения в противоположные стороны относительно оси полости корпуса, а ось, в свою очередь, расположена перпендикулярно плоскости фланца корпуса.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является сферический шарнир передней подвески легкового автомобиля, конструкция которого известна из патента RU134259U1, МПК F16C 11/06, публ. 10.11.2013 г. Сферический шарнир включает в себя цельноштампованный полый корпус с плоским фланцем, крышку, палец с шаровой головкой, установленной в полости корпуса, вкладыш из антифрикционного материала, расположенный на шаровой головке, и защитный чехол. Палец с шаровой головкой выполнен с возможностью качения и вращения относительно оси полости корпуса шарового шарнира. При этом конструкция аналога обеспечивает перемещение пальца на одинаковые крайние углы качения относительно оси симметрии полости корпуса, а ось симметрии, в свою очередь, расположена перпендикулярно плоскости фланца корпуса.
В процессе модернизации или тюнинга серийного автомобиля может оказаться, что конструкция шаровой опоры, выполненная в соответствии с патентом-аналогом, в составе передней подвески легкового автомобиля показывает неоптимальные углы качения в крайних положениях от среднего положения пальца.
В результате, в одном из положений крайний угол качения β1°, измеренный от положения пальца, перпендикулярного к плоскости поверхности фланца, оказывается недостаточно велик для того, чтобы обеспечить безударную работу шаровой опоры, в то время как в противоположном направлении крайний угол качения β2°, измеренный от положения пальца, перпендикулярного к плоскости поверхности фланца, является избыточным и при эксплуатации не используется. При этом разработка новой конструкции деталей подвески, в том числе шаровой опоры, экономически нецелесообразна.
В описанном случае недостатками указанных выше сферических шарниров и ближайшего аналога оказываются неоптимальные крайние углы качения пальца шаровой опоры.
Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик сферического шарнира, и подвески автомобиля в целом, при минимальных изменениях имеющейся конструкции, в частности, с использованием имеющейся цельноштампованной заготовки корпуса и сохранением неизменной конструкции фланца и расположения крепежных отверстий.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в оптимизации крайних углов качения пальца сферического шарнира при сохранении неизменной конструкции фланца.
Указанный технический результат достигается в конструкции сферического шарнира, включающей в себя цельноштампованный полый корпус с плоским фланцем, крышку, палец с шаровой головкой, установленной в полости корпуса, вкладыш из антифрикционного материала, расположенный на шаровой головке, и защитный чехол.
Указанный технический результат достигается тем, что ось симметрии полости корпуса наклонена под острым углом у к плоскости поверхности фланца. В наилучшем варианте реализации угол наклона у=85°.
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
На Фиг. 1 изображен шарнир-аналог в продольном разрезе.
На Фиг. 2 изображен корпус шарнира-аналога в продольном разрезе.
На Фиг. 3 изображен корпус заявляемого шарнира в продольном разрезе.
На Фиг. 4 изображен заявляемый шарнир в продольном разрезе.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - корпус шарнира;
2 - полость для установки шаровой головки;
3 - фланец;
4 - крепежное отверстие в фланце;
5 - край для завальцовки;
6 - палец с шаровой головкой;
7 - вкладыш из антифрикционного материала;
8 - крышка;
9 - распорная втулка;
10 - защитный чехол;
11 - пружинное кольцо;
β1°, β2° - крайние углы качения пальца шаровой головки, измеренные от положения пальца, перпендикулярного к плоскости поверхности фланца;
у° - угол наклона оси симметрии полости к плоскости поверхности фланца.
Полезная модель может быть реализована следующим образом.
Методом пластической деформации выполняют заготовку металлического корпуса 1. Она не отличается от заготовки корпуса серийно выпускаемого для передней подвески легкового автомобиля сферического шарнира, известного из патента RU134259U1.
Затем вырезают (см. Фиг. 3) в заготовке корпуса 1 под углом наклона у к плоскости поверхности фланца 3 полость 2 для установки шаровой головки. Величину угла наклона у выбирают из диапазона от 84° до 86°. При таких величинах угла наклона у возможно формирование в корпусе полости 2 и краев 5 для завальцовки крышки 8.
Наносят на поверхности корпуса 1 защитные покрытия.
Покрывают шаровую головку пальца 6 смазкой и одевают на нее вкладыш 7, выполненный из антифрикционного материала.
Устанавливают в полость 2 шаровую головку с вкладышем 7.
Закрывают полость 2 крышкой 8.
Завальцовывают края 5 корпуса, фиксируя крышку 8 в корпусе 1.
На палец устанавливают распорную втулку 9, которая исключает сползание защитного чехла 10 на галтель пальца 6.
На корпусе 1 закрепляют защитный чехол 10 из эластичного материала с помощью канавки, выполненной на наружной поверхности корпуса 1, и пружинного кольца 11. Боковая поверхность защитного чехла выполнена в виде «гофры» с выступами, что позволяет компенсировать сжатие и растяжение при всех углах качания пальца 6.
При практической реализации корпуса сферического шарнира в соответствии с заявляемой полезной моделью оптимальным углом наклона γ для сферического шарнира передней подвески модернизированного автомобиля ВАЗ-21214М был признан угол наклона у=85°. При диаметре полости 33 мм крайние углы качения пальца в корпусе сферического шарнира, измеренные от положения пальца, перпендикулярного к плоскости поверхности фланца, составили соответственно β1=36° и β2=27°.
Опытная эксплуатация сферического шарнира в составе передней подвески модернизированного автомобиля ВАЗ-21214М подтвердила улучшение эксплуатационных характеристик подвески автомобиля, промышленную применимость полезной модели и ее соответствие заявленному техническому результату.