СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и касается сферического шарнира передней подвески транспортных средств.
Известен сферический шарнир, содержащий корпус с кольцевой ступенькой на внутренней боковой поверхности, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, первый эластичный вкладыш, выполненный с наружным фланцем и с кольцевой ступенькой на его внутренней поверхности, второй эластичный вкладыш, выполненный полусферической формы, ответной шаровой головке с канавками на его наружной поверхности, выполненными концентрично в плоскостях, расположенных перпендикулярно оси пальца, и фиксирующий элемент в виде гайки, установленный в корпусе со стороны, противоположной пальцу (см. патент РФ 2029895 кл. F16С 11/06, 27.02.95).
Наиболее близким техническим решением по существу является сферический шарнир который содержит корпус со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, и два вкладыша. Первый вкладыш стороны, противоположной пальцу. Второй вкладыш имеет сплошную наружную поверхность расположен со стороны пальца, а второй вкладыш полусферической формы расположен со и выполнен с толщиной, превышающей 1/3 радиуса сферы пальца, и снабжен обоймой, установленной в кольцевой выточке корпуса с зазором «h» и выполняющей роль фиксирующего элемента (см. патент РФ 2362920 кл. MПK F16C 11/06, 27.07.2009)
Недостатками известных решений является сложная технология изготовления всего шарнира, выполнение вкладыша состоящим из двух частей, что не обеспечивает достаточно плотное облегание шаровой головки, а это приводит к разрушению сферического шарнира.
Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных возможностей сферического шарнира.
Технический результат: повышение надежности и долговечности сферического шарнира
Поставленная задача решена тем, что сферический шарнир содержит корпус со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой, установленной в корпусе, вкладыш, обойму, выполняющую роль фиксирующего элемента, которая завальцована в корпус при сборке шарнира, защитный чехол, причем вкладыш выполнен цельным из пластика с углублением в торце, образованным торцевыми лепестками, усиленными ребрами жесткости и внутренней поверхностью торцевой части вкладыша, при этом при сборке сферического шарнира, после установки опорной шайбы в торце образуется полость для смазки, на вкладыше выполнено до восьми лепестков имеющих постоянную толщину в верхней и нижней части сечения, лепестки имеют фаски или округления по всему внутреннему периметру края, на вкладыше выполнены меридиальные канавки образованные зазорами и фасками между смежными лепестками, внутренняя сферическая поверхность вкладыша образована двумя сопрягаемыми диаметрами с единым центром без смещений, большая часть внутренней поверхности вкладыша совпадает с внешней сферической поверхностью головки шарового пальца.
Палец с шаровой головкой имеет возможность качения α и вращения β с моментом от 0,5 до 5,0 Н.м
Металлический корпус и палец выполнен методом пластической деформации.
На обработанный корпус нанесено антикоррозийное покрытие.
Обойма выполнена плоской или сферической толщиной от 2 до 5 мм.
Боковая поверхность защитного чехла выполнена в виде гофры с выступами до четырех штук.
На внутренней поверхности отверстия защитного чехла сопрягаемого с пальцем выполнено не менее трех выступов и углублений.
В торце верхней части защитного чехла установлено стальное кольцо тарельчатой формы.
Крепление защитного чехла к корпусу реализовано за счет канавки выполненной в наружной поверхности корпуса и обжатия пружинным кольцом.
Финишная операция обработки шарового пальца выполнена методом обкатки сферы и галтели.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид сферического шарнира в продольном разрезе, на фиг.2 - вкладыш и на фиг.3 - защитный чехол сферического шарнира.
Сферический шарнир содержит корпус 1 со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой 2, установленной в корпусе, вкладыш 3, обойму 4, выполняющую роль фиксирующего элемента, который завальцован в корпус при сборке шарнира, защитный чехол 5, причем вкладыш выполнен цельным из пластика с полостью в торце закрытой опорной шайбой, при этом полость в торце вкладыша образована ребрами жесткости 6, торцевыми лепестками 7 и внутренней поверхностью вкладыша 3, на вкладыше выполнено до восьми лепестков с фаской или скруглением по всему внутреннему периметру края лепестка и меридиальные канавки 8 образованные зазорами и фасками между смежными лепестками, внутренняя сферическая поверхность вкладыша выполнена такого же радиуса, как и внешняя сферическая поверхность шаровой головки пальца, при этом на внутренней поверхности отверстия защитного чехла сопрягаемого с пальцем выполнено не менее трех выступов 9 и углублений 10, а в торце верхней части защитного чехла установлено стальное кольцо тарельчатой формы 11. Палец с шаровой головкой выполнен с возможностью качения а и вращения (3 с моментом от 0,5 до 5,0 Н.м. Металлический корпус выполнен методом пластической деформации. На обработанный корпус нанесено антикоррозийное покрытие. Обойма выполнена плоской или сферической толщиной от 2 до 5 мм. Боковая поверхность защитного чехла выполнена в виде гофры с выступами до четырех штук. Крепление защитного чехла к корпусу реализовано за счет канавки выполненной в наружной поверхности корпуса и обжатое пружинным кольцом 12.
Цельный пластиковый вкладыш дает возможность большей поверхности контактировать с поверхностью сферы пальца, для обеспечения равномерного износа.
Полость в торце вкладыша образованная ребрами жесткости 6, торцевыми лепестками 7, внутренней поверхностью вкладыша в зоне торца и отверстием, предназначена для хранения резерва смазки и обеспечения ее поступления на трущиеся части в течение всего срока эксплуатации узла. При осевой нагрузке, сфера пальца давит на лепестки в торцевой части, за счет чего происходит выдавливание смазки в зону трения через меридиальные канавки.
Торцевые лепестки снабжены конструктивным элементом «ребра жесткости» соединяющие лепестки с боковой стенкой вкладыша, что придает повышенную упругость торцевым лепесткам, позволяя компенсировать осевой зазор, образующийся в процессе эксплуатации и перераспределяют осевую нагрузку в радиальную.
На вкладыше выполнено до 8 лепестков с фаской или скруглением по всему внутреннему периметру края лепестка, что улучшает смазывание сферы пальца с вкладышем и как следствие, увеличивает надежность и долговечность изделия.
Меридиальные канавки образованны зазорами и фасками между смежными лепестками, служат для равномерной подачи смазки из полости на сферическую головку пальца, а также дополнительным местом хранения смазки.
Радиус внутренней сферы вкладыша в собранном состоянии повторяет сферическую головку пальца, что дает минимальное значение осевого и радиального зазора.
Металлический корпус, заготовка которого получена методом пластической деформации. Это позволяет достичь высокой точности размеров, качества поверхности, сравнительной простоты автоматизации процессов, возможность получить детали минимальной массы заданной прочности, а применение дополнительно термостабилизации позволяет снять внутренние напряжения, образовавшиеся в результате деформации материала. На обработанный корпус шаровой опоры с целью обеспечения коррозионной стойкости узла наносится защитное покрытие в двух вариантах:
1. Электрохимическим способом, для повышения коррозионной стойкости цинковое покрытие хроматируют и фосфатируют;
2. Электростатическое напыление порошковой краски с последующим нагревом слоя порошковой краски до состояния его оплавления с образованием монолитного слоя в процессе охлаждения.
Присоединение защитного чехла к корпусу реализовано за счет канавки выполненной в наружной поверхности корпуса и обжатия кольцом имеющим пружинные свойства, совокупность применения канавки и пружинного кольца обеспечивает герметичность конструкции и достаточное усилие фиксации чехла к корпусу, предотвращая его сползание при работе шарнира.
Притупление острых кромок канавки и корпуса позволяет избежать порыва резинового чехла, что уменьшает вероятность раннего выхода изделия из строя.
Металлический палец, заготовка которого получена методом пластической деформации с последующим термоулучшением для получения заданной твердости, позволяет повысить прочностные характеристики пальца.
Финишная операция обработки шарового пальца выполнена методом обкатки сферы и галтели. В результате чего дополнительно обеспечивается упрочнение поверхностного слоя пальца, что повышает износостойкость, повышается чистота поверхности, что снижает коэффициент трения в паре трения и за счет этого увеличивается срок службу изделия. Финишная операция позволяет получить сферичность шарового пальца не более 0,04 мм, это дает равномерность износа по всей поверхности пары вкладыш палец и увеличивает срок эксплуатации.
Материал защитного чехла резина с повышенными требованиями к стойкости агрессивных сред (масла, антифризы, солевые растворы и т.д.), а также с повышенной стойкостью к старению (ссыхание, растрескивание и т.д.)
На внутренней поверхности отверстия сопрягаемой с шаровым пальцем имеются выступы не менее трех и углубления (манжета), что исключает попадание из наружной среды пыли, грязи, влаги и других посторонних частиц и исключает возможность выхода заложенной при сборке смазки из полости чехла.
Пространство (полость) С, образованная буртиком Д, конструктивно выполненным на торце чехла по наружному периметру и с сопрягаемой ответной деталью, дает дополнительную защиту от попадания из наружной среды пыли, грязи, влаги и других посторонних частиц.
В торце чехла заложено стальное кольцо тарельчатой формы, которое позволяет придать повышенную жесткость торцевой поверхности чехла, обеспечить постоянство формы отверстия и усиливает прилегание чехла к пальцу, и к ответной детали.
Боковая поверхность чехла выполнена в виде «гофры» (волны) с выступами до 4 штук, что позволяет компенсировать сжатие, растяжение при крайних положениях качания пальца.
Нижняя часть чехла служит для установки в канавку корпуса с последующей фиксацией пружинным кольцом.
Применение заявляемой полезной модели позволит улучшить эксплуатационные свойства шарнира путем поддержания гарантированной плотности посадки шаровой головки пальца и обеспечении непрерывной подачи смазки из масляной полости на шаровую головку пальца в процессе работы, кроме того, увеличит максимальное удержание шаровой головки в корпусе.