ВКЛАДЫШ ШАРОВОГО ШАРНИРА

Предлагаемое техническое решение относится к области транспортного машиностроения, в частности вкладышей шаровых шарниров передней подвески транспортных средств.
Известен вкладыш шарового шарнира изготовленный в форме полусферической оболочки с наружными ребрами изготовленный из полиамида с антифрикционными добавками выпускаемый тольяттинским «Авангардом», Воронежским «АвтоНом» (1).
Однако, данная конструкция вкладыша обладает излишней жесткостью при эксплуатации, что не позволяет с достаточной степенью демпфировать знакопеременные ударные нагрузки возникающие в процессе эксплуатации данных шаровых шарниров.
Известен также вкладыш шарового шарнира выполненный в виде усеченной сферической оболочки с продольными прорезями изготовленный из термопластического материала типа УПА (2).
Однако, такая конструкция хотя и способствует дампфированию ударных нагрузок в процессе эксплуатации, но значительно снижает прочностные его характеристики.
Известны также и вкладыши шаровых шарниров, которые выполнены из материалов предлагаемых фирмами «Дюпон» и «Байер» и используемых в своих изделиях Фирмой «ТРЕК» (3).
Однако такие вкладыши значительно увеличивают стоимость шаровых шарниров.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является вкладыш шарового шарнира, взятый нами в качестве прототипа, выполненный в форме сферической оболочки с усеченной частью, на которой радиально расположены продольные прорези, а с наружной стороны расположены выступы (4).
Однако, такая конструкция вкладыша на обеспечивает равномерного поджатия соединения при запрессовке что, в свою очередь, не обеспечивает равномерного охвата шаровой головки пальца. Кроме того, смазка, снижающая коэффициент трения в паре «шаровая головка - вкладыш» поступает через одно отверстие расположенное в нижней (торцевой) части вкладыша, что не достаточно для ее равномерного распределения в указанной паре, в ее верхней части.
Таким образом, задачей создания предлагаемого технического решения является повышение общего ресурса шаровых шарниров за счет гарантированной подачи смазки к трущейся паре «шаровая головка- вкладыш» и более равномерного поджатия лепестков и. охвата головки шарового пальца.
Поставленная задача достигается тем, то вкладыш шарового шарнира, выполненный в форме сферической оболочки с усеченной частью, на которой радиально расположены продольные прорези отличается тем, что сферическая оболочка представляет собой в своей верхней части с внутренней стороны - полусферу, а с наружной - ряд концентрических окружностей увеличивающихся к периметру сферической оболочки и образующих в местах соединения между собой ребра жесткости, при этом, в торцевой поверхности вкладыша и в одной из концентрических окружностей выполнены отверстия, позволяющие более равномерно распределятся смазке в паре «шаровая головка-вкладыш». Нижняя концентрическая окружность представляет собой цилиндрическую часть вкладыша, которая плавно переходит в усеченную область сферической оболочки, разделенную на равные части радиальными прорезями, доходящими до начала цилиндрического участка вкладыша и образующими лепестки. Кроме того, отверстия образованные в одной их концентрических окружностей расположены таким образом, что каждое отверстие приходится на один лепесток и расположено оно в его средней части, что не снижает прочностных характеристик вкладыша. Проведенный сопоставительный анализ с прототипом позволил выявить новые конструктивные особенности и их взаимосвязь в предлагаемом изделии, такие как - сферическая оболочка в верхней части представляет собой с внутренней стороны -полусферу, а с наружной - ряд концентрических окружностей..., в торцевой поверхности и в одной из концентрических окружностей выполнены отверстия,
позволяющие более равномерно распределять смазку, при этом, не снижая прочностных свойств вкладыша и т.д. Предлагаемая конструкция вкладыша, таким образом, повышает общий ресурс шарового шарнира за счет гарантированной подачи смазки к трущимся деталям и более равномерного прилегания к головке шарового пальца лепестков в процессе запрессовки шарового пальца, что соответствует такому критерию полезной модели как «новизна».
На фиг.1 - изображен внешний вид вкладыша шарового шарнира;
на фиг.2 - вертикальный разрез вкладыша шарового шарнира;
на фиг.3 - вид сверху вкладыша шарового шарнира;
на фиг.4 - вид снизу вкладыша шарового шарнира.
Вкладыш шарового шарнира представляет собой усеченную сферическую оболочку 1 (фиг 1), выполненную из термопластического материала, в нашем случае из полиамида. Сферическая оболочка 1 своей верхней части с внутренней стороны представляет собой полусферу 2 (фиг.2), а с наружной ряд концентрических окружностей 3, 4, 5, 6 (фиг.2, 3) увеличивающихся к периметру сферической оболочки 1 и образующих в местах соединения между собой ребра жесткости 7, при этом в торцевой поверхности 8 вкладыша и в одной из концентрических окружностей выполнены отверстия 9 (фиг.2, 3) позволяющие более равномерно распределяться смазке в паре «шаровая головка - вкладыш». Нижняя концентрическая окружность 6 представляет собой цилиндрическую часть вкладыша, которая плавно переходит в усеченную область сферической оболочки 1, разделенную на равные части радиальными прорезями 10 доходящими до начала цилиндрического участка вкладыша и образующими лепестки 11 (фиг.2, 4).
Такое выполнение вкладыша обеспечивает после монтажа плотную посадку головки шарового пальца корпусе, гарантированную подачу смазки в пару «шаровая головка - вкладыш», что, в свою очередь, повышает общий ресурс работы шарового шарнира.
Проведенные испытания предлагаемого вкладыша в ООО «Автокомплект» г. Воронеж, дали положительные результаты по сравнению с прототипом, что соответствует такому критерию полезной модели как «промышленно применимо».
Работа вкладыша шарового шарнира осуществляется в процессе его эксплуатации, например в передней подвеске транспортного средства, где он благодаря особенностям своей конструкции обеспечивает упругое состояние головки шарового пальца в корпусе шарнира. При этом, под действием сил упругости возникающих от ребер жесткости и лепестков вкладыша знакопеременные колебания гасятся, а отверстие в торцевой части вкладыша заполненное графитовой смазкой и отверстия размещенные в одной из концентрических окружностей обеспечивают гарантированную смазку пары «шаровая головка - вкладыш».
Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения при его эксплуатации заключается в увеличении общего ресурса работы шарового шарнира за счет более гарантированной подачи смазки к паре «шаровая головка - вкладыш», а также более равномерного поджатия лепестков на головке шарового пальца без снижения прочностных его характеристик.
Источники информации:
1. Журнал «Автомобили, кузова, запчасти», №32, 1998.
2. Патент РФ №2104416
3. Газета «Аргументы и факты», №12, 2003. / Статья «Рулевой наконечник «ТРЕК»
4. Патент №2016277 (прототип).