ВЕРХНЯЯ ОПОРА НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРУЖИННОЙ СТОЙКИ ПЕРЕДНЕЙ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ И СПОСОБ ЕЕ СБОРКИ
TOP SUPPORT OF AUTOMOBILE FRONT SUSPENSION SPRING POST GUIDE AND METHOD OF ITS ASSEMBLY

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в направляющих пружинных стойках управляемых колес транспортных средств, преимущественно легковых автомобилей.
Известна опора передней стойки автомобиля ЛАДА-2108, которая состоит из наружного корпуса, который жестко присоединяется к кузову автомобиля, внутреннего корпуса, в котором закреплен подшипник качения, закрепляемый на штоке амортизатора, и резинового элемента, привулканизованного к внутренней поверхности наружного корпуса и соответственно к наружной поверхности внутреннего корпуса. Резиновый элемент гасит вибрацию и ударные нагрузки, передаваемые на кузов от стойки, обеспечивая шумоизоляцию. Подшипник обеспечивает подвижность конца штока амортизатора при повороте колеса, снижая нагрузки на детали рулевого управления, пружины и амортизатора передней подвески автомобиля. Данная конструкция верхней опоры является связанной, т.к. усилия от пружины и штока амортизатора передаются через подшипник и резиновый элемент на кузов автомобиля. Подшипник вместе с резиновым элементом и корпусами воспринимает знакопеременные нагрузки в продольной плоскости при разгоне-торможении и при ходе колеса вверх-вниз в поперечной плоскости при прохождении автомобилем поворота, а также угловые нагрузки при качании стойки. Обязательным условием для данной конструкции является то, что подшипник должен быть закреплен в корпусе опоры без осевых и радиальных зазоров. Только при этом условии обеспечивается его надежная и долговечная работа.
В данной опоре крепление подшипника во внутреннем корпусе осуществляется деформацией юбки корпуса в 4…6 равнорасположенных местах, длина деформированной зоны по дуге не превышает 7 мм. Несущая способность данного крепления подшипника в корпусе обеспечивает достаточную прочность к восприятию нагрузки порядка 600 кгс. Данную опору можно принять за прототип.
Существенным недостатком описанной выше конструкции является посадка подшипника в корпусе и способ его фиксации. Точность изготовления опорной поверхности под подшипник внутреннего корпуса опоры значительно ниже точности изготовления поверхности кольца подшипника, в результате чего трудно добиться беззазорной посадки подшипника в корпусе, т.к. он сядет в лучшем случае по трем точкам, а не по плоскости подшипника. В процессе эксплуатации под воздействием описанных выше нагрузок произойдет смятие малых опорных поверхностей в корпусе и образуется зазор. Подшипник получает возможность перемещения в корпусе - появляется люфт, после чего изделие быстро выходит из строя - подшипник разбивается и при движении по неровностям появляется характерный стук.
То же происходит в месте фиксации подшипника, деформированные части корпуса по причине малой площади разбиваются под воздействием вибронагрузок при движении автомобиля. В данном случае люфт подшипника в корпусе может достичь больших значений и, как следствие, возникнут дополнительные нагрузки на более дорогостоящие узлы подвески, такие как амортизатор, приводящие к преждевременному из износу и сокращению срока службы.
Задачей, решаемой изобретением, является создание конструкции, которая обеспечит максимально возможную беззазорную посадку подшипника в корпусе и надежную его фиксацию, повышение надежности и ресурса опоры, снижение стоимости обслуживания в эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что конструкция внутреннего корпуса выполнена таким образом, что позволяет фиксировать подшипник путем деформации юбки корпуса по всему периметру. Для этого на юбке с наружной стороны корпуса выполнен конус. Данный конус задает направление деформации и обеспечивает ее равномерное распределение. Дополнительно данный конус ограничивает попадание резинового массива в процессе вулканизации на деформируемые поверхности юбки корпуса. Как результат, после деформации замок, фиксирующий подшипник в корпусе, имеет блестящий металлический вид и не происходит разрушение резины в данном месте.
Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез верхней опоры, на фиг.2 - вид опоры в сборе с подшипником перед фиксацией последнего внутри корпуса.
Верхняя опора содержит наружный корпус 1, внутренний корпус 2, резиновый элемент 3, привулканизованный к корпусам, подшипник 4.
Работает устройство следующим образом. Поворот управляемого колеса осуществляется за счет поворота внутренних колец подшипника 4 вокруг своей оси относительно наружного кольца, к ним жестко прикреплен шток амортизатора стойки передней подвески, одновременно угловые перемещения стойки передней подвески, связанные с ходами колеса вверх-вниз, происходят за счет качания штока амортизатора вместе с подшипником 4 и внутренним корпусом 2 относительно наружного корпуса 1, данные качания происходят благодаря упругой деформации резинового элемента 3. При этом в движении и в статике возникающие вертикальные и боковые нагрузки, воспринимаемые колесом, передаются со штока амортизатора на наружный корпус 1 и кузов автомобиля через подшипник 4, внутренний корпус 2 и резиновый элемент 3.
Недостатком способа сборки верхней опоры по прототипу является то, что осевое сжатие для упора подшипника в специальную ступеньку корпуса для образования беззазорной посадки осуществляют в процессе деформации юбки корпуса. Как было описано выше, фиксация подшипника осуществляется в 4…6 местах, что не позволяет достичь надежной посадки последнего. Также существует большая вероятность того, что в месте перегиба образуются микротрещины и порывы металла, приводящие к преждевременному разрушению в процессе эксплуатации.
Задачей, решаемой предлагаемым способом сборки верхней опоры с подшипником, является исключение возникновения зазоров в посадке и создание надежной фиксации подшипника в корпусе.
Предлагаемый способ сборки включает в себя два основных этапа:
1. Запрессовка подшипника во внутренний корпус опоры. Выделение этой операции в отдельную позволило приложить к наружному кольцу подшипника равномерную нагрузку по всему периметру. Усилие запрессовки по значению близко к пределу текучести материала внутреннего корпуса. При этом достигается надежный беззазорный упор подшипника в ступеньку корпуса, т.к. твердость наружного кольца подшипника значительно выше твердости корпуса.
2. Фиксация подшипника в корпусе путем круговой деформации юбки корпуса. Деформация осуществляется многократным круговым движением профилированных рабочих частей оснастки с одновременным осевым сжатием. В результате образуется замок с повышенными механическими свойствами, т.к. деформируемый металл корпуса упрочняется - происходит его наклеп и исключается вероятность появления микротрещин и порывов металла.
Предложенная конструкция верхней опоры направляющей пружинной стойки передней подвески автомобиля и способ ее сборки в совокупности позволяют обеспечить увеличение ресурса изделия при эксплуатации, т.к. подшипник будет жестко и надежно зафиксирован в корпусе опоры.