СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к сферическим опорам и может быть использована в соединительных узлах автотранспортных средств различного назначения.
Известен шарнир со сферической головкой, зафиксированной на пальце, и пленкой, обеспечивающей скольжение элементов в таком шарнире. В известной конструкции сферическая головка шарнирного пальца подвижным образом установлена в полость соответствующего корпуса. Между этой головкой и корпусом установлен элемент скольжения в виде гибкой пленочной чашки, состоящей из полос, расположенных в звездообразном порядке, при этом кромки полос прилегают одна к другой без перекрытий и складок (патент WO №2011032616, МПК F16C 11/06, опубл. 24.03 2011).
Недостатком известного технического решения является трудоемкость его изготовления, обусловленная сложностью конструкции элемента скольжения, выполненного в виде гибкой пленочной чашки, состоящей из полос, а также затрудненной установкой и фиксацией элемента скольжения, в шарнире.
3
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является сферическая опора скольжения, содержащая смонтированную в корпусе втулку из антифрикционного материала, охватывающую шаровой палец. На внутренней поверхности втулки выполнена с плавно увеличивающейся к середине вкладыша глубиной кольцевая выемка, в которой размещен вкладыш из износостойкого антифрикционного материала, при этом отношение модулей упругости материалов вкладыша и втулки не превышает 0,46 (а.с. SU №964285, М. кл. F16C 11/06, опубл. 07.10.1982).
Данная конструкция имеет недостаточно высокие эксплуатационные свойства из-за отсутствия равномерного обжатия втулкой сферической головки пальца, что приводит к возможному образованию зазора между сферической головкой шарового пальца и вкладышем (элементом скольжения) и, как следствие, к неравномерному износу вкладыша и преждевременному выходу сферической опоры из строя. Кроме того, по мере износа трущихся поверхностей необходимо с помощью гайки поджимать втулку к головке шарового пальца, что создает определенные неудобства при эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эксплуатационных свойств сферического шарнира.
Для решения поставленной задачи в сферическом шарнире, содержащем корпус с установленной в нем втулкой, охватывающей шаровой палец, элемент скольжения, расположенный между втулкой и шаровым пальцем, элемент скольжения жестко прикреплен к внутренней поверхности втулки, при этом втулка соединена с шаровым пальцем методом обжимки. Втулка выполнена из металла, а элемент скольжения выполнен из слоистого материала, при этом рабочая поверхность элемента скольжения выполнена из антифрикционного полимерного материала. Элемент скольжения может быть приклеен на внутреннюю поверхность втулки или нанесен на внутреннюю поверхность втулки методом напыления или наплавления. Втулка в сборе с шаровым пальцем закреплена в корпусе посредством запрессовки.
Жесткое крепление элемента скольжения, выполненного из слоистого материала к внутренней поверхности металлической втулки и соединение втулки с шаровым пальцем методом обжимки позволяет обеспечить полное устранение зазора между сферической поверхностью шарового пальца и втулкой и равномерное распределение радиальной нагрузки по сферической поверхности шарового пальца, в результате чего значительно снижается удельная нагрузка на элемент скольжения, что в свою очередь позволяет повысить долговечность конструкции. Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, позволяет повысить эксплуатационные свойства сферического шарнира.
Анализ известных технических решений по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображен сферический шарнир, общий вид, в разрезе.
Сферический шарнир содержит корпус 1, шаровой палец 2, втулку 3, элемент скольжения 4, расположенный между втулкой 3 и сферической поверхностью шарового пальца 2, крышку 5, фиксирующее кольцо 6.
Элемент скольжения 4 выполнен из слоистого материала, при этом несущий слой, контактирующий с металлической втулкой 3 выполнен из материала, обеспечивающего необходимую прочность сцепления элемента скольжения 2 с втулкой 3, например, ткань из углеволокна.
Слой скольжения, являющийся рабочей поверхностью элемента скольжения 2 выполнен из антифрикционного полимерного материала, например, политетрафторэтилена (ПТФЭ). Элемент скольжения 4 может быть приклеен на внутреннюю поверхность металлической втулки 3 или нанесен методом напыления или наплавления.
Втулка 3 соединена с шаровым пальцем 2 методом обжимки.
Втулка 3 в сборе с шаровым пальцем 2 запрессована в корпус 1 и закатана крышкой 5.
Сферический шарнир изготавливают следующим образом.
Втулку 3 изготавливают из металла, при этом внутренний диаметр сферической поверхности втулки 3 выполняют больше диаметра сферической поверхности шарового пальца 2 для того, чтобы втулка 3 свободно одевалась на шаровой палец. На внутреннюю поверхность втулки 3 приклеивается или наплавляется или напыляется элемент скольжения 4. Затем втулка 3 обжимается на сферической поверхности шарового пальца 2 до полного устранения зазора между втулкой 3 и сферической поверхностью шарового пальца 2. Полученный сборочный элемент запрессовывают в корпус 1. Далее устанавливают фиксирующее кольцо 6 и закатывают крышку 5 путем загиба краевых кромок корпуса 1.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить эксплуатационные свойства сферического шарнира.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.