Шаровой шарнир

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована в шаровых шарнирах подвесок и рулевого управления транспортных средств.
Известен шаровой шарнир, включающий в себя, по меньшей мере, цельноштампованный полый корпус участок полости которого выполнен цилиндрическим, крышку, палец с шаровой головкой, установленной в полости корпуса, и цельный вкладыш из эластичного материала, расположенный на шаровой головке и выполненный в форме полого тела вращения с кольцевым выступом, расположенным на боковой наружной поверхности вкладыша между полюсом и экватором, крышку, фиксирующую вкладыш с пальцем в полости корпуса в установленном положении с использованием выступов корпуса шарнира и кольцевого выступа вкладыша, защитный чехол, установленный на корпусе со стороны пальца, в торец защитного чехла (далее по тексту - горловина чехла) установлено стальное коническое уплотнительное кольцо, на палец надета распорная втулка, препятствующая попаданию стен внутрь корпуса шарового шарнира. Боковая поверхность защитного кожуха (далее по тексту - чехла защитного или чехла) выполнена в виде гофры. В шарнир и под чехол защитный заложена смазка (см. патент РФ на полезную модель №134259, МПК F 16C 11/06, 2006г.).
Известная конструкция шарового шарнира с чехлом защитным в сборе имеет недостаточную надежность и долговечность при эксплуатации в составе автомобиля, вызванную потерей герметичности и попадания внутрь шарнира элементов внешней среды (пыли, грязи, воды и т. д.), вследствие:
1. Перекоса и (или) смещения горловины чехла при качании шарового пальца относительно корпуса шарового шарнира. Стальное уплотнительное кольцо, установленное в горловину чехла описанным выше образом, жестко не связано с эластичным материалом горловины чехла защитного. При натяжении образующей боковую поверхность чехла в процессе качания пальца шарового возможны смещение и перекос горловины чехла на стержне пальца шарового, так как образующие стенки уплотнительного кольца не обеспечивают достаточной жесткости упругого уплотнения в месте контакта внутренней поверхности горловины чехла с пальцем шаровым.
2. Коррозия пальца. Коррозия поверхности пальца шарового, особенно в области контактной горловины чехла, приводит к потере герметичности шарнира и снижению ресурса работы шарового шарнира в процессе его эксплуатации в составе автомобиля. Под влиянием внешней среды коррозия, разрастаясь по поверхности пальца шарового со стороны резьбового участка, попадает под горловину чехла, разъедая контактную поверхность пальца с образованием ржавчины (дисперсных частиц гидроксида и оксида железа) и язвин. Наличие язвин и частиц гидроксида, при вращении пальца шарового относительно контактной горловины чехла, воздействует как абразив, истирая контактную уплотняющую поверхность горловины чехла защитного. При этом продукты износа и коррозии попадают внутрь шарнира, увеличивая трение и ускоряя износ контактных поверхностей деталей шарнира.
3. Коррозия уплотнительных колец. Коррозия уплотнительных колец, а также отсутствие, или недостаточный натяг, формируемый внутренним диаметрами и свойствами материалов колец при их сборке с чехлом защитным также способствуют потери герметичности шарнира и снижению долговечности работы шаровой опоры в процессе ее эксплуатации в составе автомобиля. Коррозия уплотнительных колец приводит к их разрушению, при этом нарушается выполнение их основной функции, заключающейся в обеспечении герметичности мест соединений горловин чехла с ответными деталями шарнира, путем радиального обжатия горловин чехла с определенным натягом на посадочных поверхностях корпуса и пальца шарового. Отсутствие или недостаточный натяг между уплотнительным кольцом и горловиной чехла в сборе с шаровым шарниром, снижает возможность уплотнительных горловин чехла удержать чехол защитный в посадочных местах ответных деталей и обеспечить герметичность шарнира от разрушающих элементов внешней среды под внешним воздействием данных элементов (вода, грязь, мелкие камни, абразив, ветки, арматура и т. д.).
Известен шаровой шарнир, включающий в себя, по меньшей мере, цельноштампованный корпус с внутренней сферической поверхностью, установленный в корпус палец с шаровой головкой, размещенный на шаровой головке вкладыш, выполненный из полимера, обладающего хорошим сопротивлением износу и высокими антифрикционными свойствами, крышку, фиксирующую вкладыш с пальцем в полости корпуса в установленном положении с использованием выступов внутренней полости корпуса шарнира и торцевой поверхности вкладыша, защитный чехол, нижняя горловина которого неподвижно зафиксирована уплотнительным кольцом из пружинной стали в посадочном месте на наружной поверхности корпуса, и верхняя горловина, которая подвижно закреплена уплотнительным кольцом из пружинной стали в посадочном месте на пальце шаровом, при этом внутренние контактные поверхности обоих горловин выполнены с кольцевыми выступами и углублениями. В шарнир и под чехол защитный заложена смазка (см. патент РФ на изобретение № 2440517, МПК F 16C 11/06, 2006г.).
Однако известный шаровой шарнир с чехлом защитным в сборе при своем использовании имеет недостаточную надежность и долговечность при эксплуатации в составе автомобиля, вызванную потерей герметичности и попадания внутрь шарнира элементов внешней среды (пыли, грязи, воды и т. д.), в следствии:
1. Ускоренного износа контактной поверхности горловины чехла в области прилегания к поверхности стержня пальца шарового при повороте и качании относительно корпуса шарового шарнира. Уплотнительное кольцо из пружинной стали, установленное в посадочное место горловины, охватывая горловину чехла защитного, создает определенное давление материала чехла в области контактной поверхности горловины чехла с пальцем шаровым, герметизируя шаровой шарнир. При вращении и качании пальца шарового относительно корпуса, в процессе эксплуатации автомобиля, между контактными поверхностями пальца шарового и горловины чехла защитного из-за сухого трения наиболее активно изнашивается материал горловины чехла в области контакта. Износ материала горловины чехла приводит к снижения давления материала в области охвата горловиной стержня пальца шарового. Со временем появляются зазоры, и нарушается герметичность, открывая доступ элементам внешней среды (вода, пыль, песок, грязь и т. д.) под чехол защитный шарнира, что приводит к преждевременному износу элементов шарнира и выходу шарового шарнира из строя.
2. Коррозия пальца шарового и повышенный износ элементов шарового шарнира. Как и у аналога (см. патент РФ на полезную модель №134259, МПК F 16C 11/06, 2006г.) коррозия поверхности пальца шарового, особенно в области контактной горловины чехла, приводит к потере герметичности шарнира и снижению ресурса работы шарового шарнира в процессе его эксплуатации в составе автомобиля. Под влиянием внешней среды коррозия попадает под горловину чехла, разъедая контактную поверхность пальца с образованием ржавчины и язвин. Наличие язвин и частиц гидроксида, при вращении пальца шарового относительно контактной горловины чехла, воздействует как абразив, истирая контактную уплотняющую поверхность горловины чехла защитного. При этом продукты износа и коррозии попадают внутрь шарнира, увеличивая трение и ускоряя износ контактных поверхностей деталей шарнира.
3. Коррозия уплотнительных колец, а также отсутствие, или недостаточный натяг, формируемый внутренним диаметрами и свойствами материалов колец при их сборке с чехлом защитным, также приводит к потери герметичности шарнира и снижению долговечности работы шаровой опоры в процессе ее эксплуатации в составе автомобиля. Коррозия разрушает уплотнительные кольца, снижая герметичность мест соединений горловин чехла с ответными деталями шарнира. Отсутствие или недостаточный натяг между уплотнительным кольцом и горловиной чехла в сборе с шаровым шарниром, снижает возможность уплотнительных горловин чехла удержать чехол защитный в посадочных местах ответных деталей и обеспечить герметичность шарнира от разрушающих элементов внешней среды под внешним воздействием данных элементов (вода, грязь, мелкие камни, абразив, ветки, арматура и т. д.).
8
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности из известных решений является шаровой шарнир, содержащий цельноштампованный корпус с внутренней полостью, шаровой палец, вкладыш, расположенный между корпусом и сферической головкой шарового пальца, выполненный из полимерного композиционного материала, характеризующегося хорошим сопротивлением износу и высокими антифрикционными свойствами, в форме тела вращения, стопорное кольцо, фиксирующую вкладыш с пальцем в полости корпуса в установленном положении с использованием выступов внутренней полости корпуса шарнира и наружной поверхности вкладыша, чехол защитный, нижняя горловина которого неподвижно зафиксирована стальным уплотнительным кольцом в посадочном месте на наружной поверхности корпуса, а верхняя горловина, подвижно закреплена стальным уплотнительным кольцом в посадочном желобе отсекателя (laufring). Отсекатель (laufring, далее по тексту - отсекатель) выполнен из металла или пластика и снабжен уплотнительным слоем из эластичного материала (например резины) на внутренней цилиндрической и наружной торцевой (фланцевой) поверхностях. Отсекатель неподвижно закреплен на стержневой части пальца шарового. При этом он выполнен в виде кольцевой втулки, имеющей на расположенных противоположно торцевых поверхностях фланец и бурт, образующих желоб на наружной поверхности отсекателя. Места сопряжений фланца, конической втулки и бурта отсекателя выполнены в виде скруглений или фасок. В шарнир, в желоб отсекателя и под чехол защитный заложена смазка (см. патент DE 10 2008 005 295 A1 2009.07.23, Int.Cl.: F16C 11/04 (2006.01), F16D 3/84 (2006.01), F16J 3/04 (2006.01).
Однако известный шаровой шарнир с чехлом защитным в сборе при своем использовании имеет недостаточную надежность и долговечность при эксплуатации в составе автомобиля, вызванную потерей герметичности и попадания внутрь шарнира элементов внешней среды (пыли, грязи, воды и т. д.), в следствии:
1. Возможное повреждение уплотнительного слоя отсекателя при его запрессовке на цилиндрическую посадочную поверхность стержневой части пальца шарового. Повреждение уплотнительного слоя может привести к ослаблению натяга и потере герметичности шарового шарнира. С потерей натяга отсекатель начнет проворачиваться вместе с чехлом защитным относительно стержневой части пальца шарового, постепенно по мере износа уплотнительного слоя между отсекателем и пальцем шаровым появится и будет расти зазор. Нарушается герметичность, открывая доступ элементам внешней среды (вода, пыль, песок, грязь и т. д.) в шаровой шарнира, что приводит к преждевременному износу элементов шарнира и выходу шарового шарнира из строя.
2. Возможного разрушения отсекателя, изготовленного из пластмассы. Известно, что пластик со временем стареет, становится хрупким. Он так же чувствителен к высоким и низким температурам. Отсекатель для обеспечивания герметичности напрессовывают на цилиндрическую поверхность стержневой части пальца шарового, в результате чего в пластике отсекателя появляются растягивающие напряжения. Совокупность наличия механического воздействия, появления напряжений в материале, его старение, эксплуатация шарнира при высоких и низких температурах может привести к преждевременному разрушению отсекателя, нарушению герметичности и разрушению шарнира шарового.
3. Ускоренного износа контактной поверхности горловины чехла в области прилегания к наружной поверхности желоба отсекателя при повороте и качании пальца шарового относительно корпуса шарового шарнира. Уплотнительное кольцо из пружинной стали, установленное в посадочное место горловины, охватывая горловину чехла защитного, создает определенное давление материала чехла в области контактной поверхности горловины чехла с пальцем шаровым, герметизируя шаровой шарнир. При вращении и качании пальца шарового относительно корпуса, в процессе эксплуатации автомобиля, между контактными поверхностями желоба отсекателя и горловины чехла защитного из-за отсутствия антикоррозионных требований к металлу и чистоте обработки наружной поверхности желоба отсекателя. При появлении коррозии и в случае грубой контактной поверхности желоба возможен ускоренный износ материал горловины чехла. Износ материала горловины чехла приводит к снижению давления материала в области охвата горловиной желоба отсекателя. Со временем появляются зазоры, и нарушается герметичность, открывая доступ элементам внешней среды (вода, пыль, песок, грязь и т. д.) под чехол защитный шарнира, что приводит к преждевременному износу элементов шарнира и выходу шарового шарнира из строя.
4. Коррозия пальца шарового и повышенный износ элементов шарового шарнира. Недостатки, причины и последствия аналогичны п. 2 недостатков по патенту РФ на полезную модель №134259, МПК F 16C 11/06, 2006г. и патенту РФ на изобретение № 2440517, МПК F 16C 11/06, 2006г.
5. Коррозия уплотнительных колец, а также отсутствие, или недостаточный натяг, формируемый внутренним диаметрами и свойствами материалов колец при их сборке с чехлом защитным также приводит к потери герметичности шарнира и снижению долговечности работы шаровой опоры в процессе ее эксплуатации в составе автомобиля. Недостатки, причины и последствия аналогичны п. 3 недостатков по патенту РФ на полезную модель №134259, МПК F 16C 11/06, 2006г. и патенту РФ на изобретение № 2440517, МПК F 16C 11/06, 2006г.).
Задачей полезной модели является создание конструкции шарового шарнира с чехлом в сборе, характеризующегося повышенной надежностью и долговечностью при эксплуатации в составе автомобиля за счет:
- улучшения и стабильного обеспечения герметичности шарнира;
- снижения интенсивности износа элементов шарнира и чехла защитного.
Общий технический результат при осуществлении предлагаемого решения достигается тем, что предложена конструкция шарового шарнира, содержащая цельноштампованный корпус, шаровой палец, вкладыш, расположенный между корпусом и сферической головкой шарового пальца, выполненный из полимерного композиционного материала, характеризующегося хорошим сопротивлением износу и высокими антифрикционными свойствами, в форме тела вращения, крышку, фиксирующую вкладыш с пальцем в полости корпуса в установленном положении с использованием выступов внутренней полости корпуса шарнира и торцевой поверхности вкладыша, чехол защитный, нижняя горловина которого неподвижно зафиксирована стальным уплотнительным кольцом в посадочном месте на наружной поверхности корпуса, а верхняя горловина подвижно закреплена стальным уплотнительным кольцом в посадочном желобе отсекателя, неподвижно закрепленного на стержневой части пальца шарового, при этом отсекатель выполнен в виде кольцевой втулки, имеющей на расположенных противоположно торцевых поверхностях фланец и бурт, образующих желоб на наружной поверхности отсекателя. Места сопряжений фланца, конической втулки и бурта выполнены в виде скруглений или фасок. Внутренние контактные поверхности обоих горловин чехла выполнены с кольцевыми выступами и углублениями.
Отсекатель выполнен в виде тонкостенной детали тела вращения из антикоррозионного металла, в частности из нержавеющей стали, с высокой чистотой поверхностей. Втулка отсекателя выполнена в форме усеченного конуса с равнозначными углами образующих внутреннюю и наружную поверхности втулки отсекателя к его оси, по меньшему диаметру которой выполнен фланец, торцевые поверхности которого параллельны и расположены под прямым углом к оси втулки, а по большему диаметру втулка отсекателя выполнена с буртом, углы образующих внутреннюю и наружную поверхности которого равнозначны и превышают углы наклона образующих внутреннюю и наружную поверхности конической втулки к ее оси, образуя с фланцем желоб для установки верхней горловины чехла со стороны пальца шарового.
Отсекатель закреплен соосно с пальцем шаровым неподвижно на наружной конической поверхности стержневой части пальца шарового, угол наклона образующей которой равнозначен углу наклона внутренней сопряженной поверхности конической втулки отсекателя к его оси.
Между внутренней контактной поверхностью горловины чехла защитного и наружной поверхностью желоба отсекателя заложена синтетическая смазка.
При этом:
- оси фланца, конической втулки и бурта совпадают, создавая единую ось отсекателя, а наружный диаметр фланца отсекателя превышает наружный диаметр бурта;
- наружные уплотнительные кольца выполнены из пружинной стали;
- герметизирующие горловины чехла защитного со стороны контакта с пальцем шаровым и со стороны контакта с корпусом шарнира, выполнены с внутренними диаметрами, обеспечивающими при сборке с шарниром посадки с определенным натягом на шаровом пальце и корпусе, а уплотнительные кольца из пружинной стали, выполнены с внутренними диаметрами, обеспечивающими их сборки на горловинах чехла защитного, предварительно собранного с корпусом шарнира и отсекателем с определенным натягом;
- крышка, корпус шарнира, наружные кольца из пружинной стали и палец шаровой, за исключением сферической головки и галтели пальца шарового, выполнены с защитным антикоррозионным покрытием.
Общий технический результат при использовании предложенной конструкции шарового шарнира с чехлом в сборе, за счет применения общего по совокупности технического решения, поставленной ранее задачи, позволяет повысить надежность, долговечность работы шарового шарнира в процессе эксплуатации в составе автомобиля.
Среди признаков, характеризующих предложенную конструкцию шарового шарнира с чехлом в сборе, существенными являются:
1. Отсекатель выполнен в виде тонкостенной детали тела вращения из антикоррозионного металла, в частности из нержавеющей стали, с высокой чистотой поверхностей, втулка отсекателя выполнена в форме усеченного конуса с равнозначными углами образующих внутреннюю и наружную поверхности втулки отсекателя к его оси, по меньшему диаметру которой выполнен фланец, торцевые поверхности которого параллельны и расположены под прямым углом к оси втулки, а по большему диаметру втулка отсекателя выполнена с буртом, углы образующих внутреннюю и наружную поверхности которого равнозначны и превышают углы наклона образующих внутреннюю и наружную поверхности конической втулки к ее оси, образуя с фланцем желоб для установки верхней горловины чехла со стороны пальца шарового, причем отсекатель закреплен соосно с пальцем шаровым неподвижно на наружной конической поверхности стержневой части пальца шарового, угол наклона образующей которой равнозначен углу наклона внутренней сопряженной поверхности конической втулки отсекателя к его оси.
Оси фланца, конической втулки и бурта совпадают, создавая единую ось отсекателя, а наружный диаметр фланца превышает наружный диаметр бурта.
Предложенная конструкция шарового шарнира с отсекателем и чехлом защитным в сборе повышает надежность и долговечность работы шарнира в процессе эксплуатации за счет улучшения его герметичности, снижения интенсивности износа чехла защитного и элементов шарового шарнира. Форма, положение и геометрические параметры отсекателя и его посадочного места на стержне пальца шарового выполнены таким образом, что позволяют исключить попадание продуктов внешней среды в шаровой шарнир между стержнем пальца шарового и отсекателем. При этом отсекатель защищает торцевую часть горловины чехла от механических повреждений и так же препятствует попаданию продуктов внешней среды в шаровой шарнир между торцевой и внутренней поверхностями горловины чехла и отсекателем. Наличие фланца и бурта отсекателя формируют посадочное место под горловину чехла, препятствуя его осевому перемещению по наружному диаметру посадочного участка отсекателя. При посадке отсекателя на палец шаровой с аналогичными углами наклона образующих контактные поверхности, тонкая стенка отсекателя позволяет легко адаптироваться к контактной части отсекателя под посадочное место пальца шарового, устраняя небольшие расхождения, в пределах допусков на обработку, между контактными поверхностями отсекателя и пальца шарового. Форма бурта, выполняет функцию направляющей, позволяя запрессовывать отсекатель на посадочное место стержневой части пальца шарового без перекосов и повреждений. При этом посадка конической части отсекателя на коническую часть посадочного места стержня пальца шарового создает достаточно герметичное соединение между сопрягаемыми поверхностями отсекателя и пальца шарового в контактной области. Материал отсекателя не поддается коррозии, а высокая чистота поверхностей отсекателя благоприятно сказывается при скольжении горловины чехла защитного в желобе отсекателя, минимизируя износ материала горловины чехла в контактных областях с отсекателем, а именно в области внутреннего диаметра посадочного отверстия горловины чехла и в области торцевой части горловины чехла, при поворотах чехла относительно пальца шарового с отсекателем в сборе.
2. Между внутренней контактной поверхностью горловины чехла защитного и на наружной конической поверхностью отсекателя заложена синтетическая смазка. Наличие смазки снижает трение между контактными поверхностями горловины чехла и отсекателем при поворотах чехла относительно пальца шарового с отсекателем в сборе, тем самым, сохраняя герметичность в соединении, препятствуя попаданию продуктов внешней среды внутрь шарнира, минимизируя износ элементов шарнира, чехла и сохраняя их работоспособность.
3. Наружные уплотнительные кольца выполнены из пружинной стали с защитным антикоррозионным покрытием поверхности.
Предложенный элемент общего технического решения направлен на повышение надежности и долговечности стойки стабилизатора в процессе эксплуатации за счет улучшения герметичности шарнира, предупреждения и снижения интенсивности появления и распространения коррозии, в том числе и внутрь шарнира. Изготовление уплотнительных колец с антикоррозионным покрытием предохраняет уплотнительные кольца от разрушения, сохраняя их упругие свойства, позволяющие достаточно надежно и длительный период плотно охватывать уплотнительные горловины чехла, удерживая чехол в посадочных местах ответных деталей и обеспечивая герметичность шарнира от разрушающих элементов внешней среды.
4. Герметизирующие горловины чехла защитного со стороны контакта с пальцем шаровым и со стороны контакта с корпусом шарнира, выполнены с внутренними диаметрами, обеспечивающими при сборке с шарниром посадки с определенным натягом на шаровом пальце и корпусе.
Предложенный элемент общего технического решения направлен на повышение надежности и долговечности шарового шарнира с чехлом защитным в сборе в процессе эксплуатации за счет улучшения герметичности шарнира, предупреждения и снижения интенсивности появления и распространения коррозии, в том числе и внутрь шарнира. Диаметры посадочных мест горловин чехла защитного выполнены с условием, чтобы до установки комплекта уплотнительных колец, обеспечить натяг, который препятствует свободному вращению чехла в посадочном месте корпуса шарнира и обеспечить, без потери герметичности, вращение пальца шарового с отсекателем в сборе в посадочном месте отсекателя для второй горловины чехла.
5. Крышка, корпус шарнира и палец шаровой, за исключением поверхностей сферической головки и галтели пальца шарового, выполнены с защитным антикоррозионным покрытием поверхностей.
Предложенный элемент общего технического решения направлен на повышение надежности и долговечности шарового шарнира в процессе эксплуатации за счет улучшения герметичности, предупреждения и снижения интенсивности появления и распространения коррозии установочных и монтажных поверхностей, в том числе и внутрь шарнира. Как следствие этого сохраняются рабочие свойства смазки, заложенной внутри шарнира, снижается износ внутренней сферической поверхности вкладыша, продляя ресурс работы шарового шарнира, а отсутствие антикоррозионного покрытия на сферической головке пальца шарового сохраняет все эксплуатационные свойства шарнира.
6. Наружные уплотнительные кольца из пружинной стали, выполнены с внутренними диаметрами, обеспечивающими их сборки на горловинах чехла защитного, предварительно собранного с корпусом шарнира и отсекателем с определенным натягом.
В совокупности с предыдущими признаками, характеризующими предложенную конструкцию шарового шарнира с чехлом в сборе, данный признак общего технического решения направлен на повышение надежности и долговечности шарового шарнира в процессе его эксплуатации за счет улучшения герметичности шарнира, предупреждения и снижения интенсивности появления и распространения коррозии, в том числе и внутрь шарнира. Установка уплотнительных колец с определенным натягом на горловины чехла позволяет повысить герметичность шарнира за счет создания более плотного и равномерного прилегание контактных поверхностей горловин чехла как по диаметру, так и по высоте посадочных мест ответных деталей. Установленные натяги и наличие локальных уплотнений контактных поверхностей горловин чехла, дополнительно усиленные натяжением витков колец, конструкция и длина образующей рабочей части чехла, включая гофры, исключают растяжения рабочей части чехла с образованием щелей между внутренними поверхностями горловин и наружными поверхностями посадочных мест под чехол корпуса шарнира и отсекателя в сборе с пальцем шаровым, препятствуют попаданию в шарнир элементов внешней среды (пыль, абразив, грязь, влага и т. д.) в процессе качания пальца шарового во всем рабочем диапазоне заданного угла качания При этом обеспечивается надежное неподвижное крепление горловины чехла защитного к корпусу шарнира, и подвижное, без потери герметичности, вращение пальца шарового с отсекателем в сборе, в контактной горловине чехла защитного в сборе с шаровым шарниром. При этом исключается скручивание чехла защитного.
Предложенное общее по совокупности конструктивное (техническое) решение, поставленной ранее задачи, позволяет повысить надежность, долговечность работы шарового шарнира с чехлом защитным в сборе при эксплуатации в составе автомобиля, за счет улучшения и стабильного обеспечения герметичности шарнира путем:
- применения пальца шарового с отсекателем в сборе, позволяющего уменьшить износ контактной поверхности горловины чехла со стороны пальца шарового и снизить вероятность попадания элементов внешней среды, продуктов износа чехла и продуктов коррозии пальца шарового внутрь шарнира;
- применения пальца шарового, с защитным антикоррозионным покрытием поверхности, за исключением поверхностей сферической головки и галтели, позволяющего снизить вероятность попадания элементов внешней среды и продуктов коррозии пальца шарового внутрь шарнира;
- применения крышки и корпуса шарнира с защитным антикоррозионным покрытием поверхностей, позволяющим уменьшить интенсивность появления и распространения коррозии, в том числе и внутрь шарнира;
- применения чехла защитного с внутренними диаметрами горловин, обеспечивающими при сборке с шарниром посадки с определенным натягом на корпусе шарового шарнира и отсекателе, у которого на внутренних поверхностях горловин выполнены последовательно расположенные герметизирующие кольцевые выступы и впадины, оси которых совпадают с осью чехла защитного, создающие области локального уплотнения, позволяющего снизить интенсивность появления и распространения коррозии, в том числе и внутрь шарнира;
- применения уплотнительных колец, выполненных из пружинной стали с защитным антикоррозионным покрытием поверхности и с внутренними диаметрами отверстий, обеспечивающими при сборке с шарниром посадки с определенным натягом, позволяющих снизить интенсивность появления и распространения коррозии, в том числе и внутрь шарнира.
Как следствие, предложенное комплексное улучшение герметичности шарнира повышает надежность и долговечность работы шарового шарнира с чехлом защитным в сборе в процессе эксплуатации в составе автомобиля за счет снижения вероятности попадания элементов внешней среды, за счет снижения интенсивности износа чехла и коррозии пальца шарового, за счет снижения попадания внутрь шарнира продуктов износа чехла и коррозии пальца шарового, за счет сохранения рабочих свойств смазки, заложенной внутри шарнира, за счет снижения износа внутренней сферической поверхности вкладыша. Отсутствие антикоррозионного покрытия на сферической головке пальца шарового сохраняет все эксплуатационные свойства шарнира.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, описывающими конкретный способ реализации заявляемой полезной модели на примере шарового шарнира, где на фиг. 1 показан общий вид шарового шарнира с чехлом защитным в сборе (разрез); на фиг. 2 - общий вид шарового шарнира с чехлом в сборе, вариант исполнения (разрез); на фиг. 3 - выносные виды А фиг. 1 и Б фиг. 2; на фиг. 4 - общий вид чехла защитного (разрез); на фиг. 5 - выносной вид В фиг. 4, вариант исполнения; на фиг. 6 - общий вид отсекателя шарового шарнира.
В данном случае шаровой шарнир с чехлом защитным в сборе (фиг. 1, фиг. 2) содержит: цельноштампованный корпус 1 с присоединительным фланцем (фиг. 1), или другим элементом корпуса (фиг. 2); шаровой палец 2; вкладыш 3, расположенный между корпусом 1 и сферической головкой шарового пальца 2, выполненный из полимерного композиционного материала, характеризующегося хорошим сопротивлением износу и высокими антифрикционными свойствами, в форме тела вращения; крышку 5, фиксирующую вкладыш 3 с пальцем 2 в полости корпуса 1 в установленном положении с использованием выступов 4 внутренней полости корпуса шарнира 1 и торцевой поверхности вкладыша 3; чехол защитный 6; комплект уплотнительных колец 7, 8 или 7, 9; смазку в шарнире, под чехлом защитным 6 и в желобе 15 (фиг. 6) отсекателя 10; отсекатель 10, установленный между внутренней контактной поверхностью горловины 11 чехла защитного 6 со стороны крепления на пальце шаровом 2 и наружной конической поверхностью стержня пальца шарового 2.
Чехол защитный изготовлен из морозостойкой марки резины, в том числе с повышенными антифрикционными свойствами. Нижняя горловина 12 чехла защитного (фиг. 1, фиг. 2) неподвижно зафиксирована уплотнительным кольцом 7 из пружинной стали в посадочном месте на наружной поверхности корпуса 1, а верхняя горловина 11 подвижно закреплена на пальце шаровом 2 уплотнительным кольцом 8 из стали, интегрированным в горловину чехла 11 (фиг. 1), или наружным уплотнительным кольцом из пружинной стали 9 (фиг. 2), установленном в посадочном месте горловины 11 чехла  защитного 6.
Внутренние контактные поверхности обоих горловин выполнены с кольцевыми выступами и углублениями 13 (фиг. 4 и фиг. 5). Герметизирующие горловины чехла 11 со стороны контакта с отсекателем 10 и пальцем шаровым (фиг. 4 и фиг. 5, выносной элемент В) и 12 со стороны контакта с корпусом 1 (фиг. 4), выполнены с внутренними диаметрами D1 и D2, обеспечивающими при сборке с шарниром посадки с определенным натягом на шаровом пальце и вкладыше.
3
4
3
1
2
Отсекатель 10 (фиг. 6) изготовлен из антикоррозионного материала, в данном случае из нержавеющей листовой стали, с высокой чистотой обработки поверхностей от Rz 5 до Rz 12,5. Высокая чистота обработки поверхностей отсекателя 10, совместно в силиконовой смазкой до минимума снижают трение и износ материала горловины 11 чехла защитного 6, сохраняя при этом герметичность шарнира, обеспечивая сохранность эксплуатационных характеристик. Отсекатель 10, установленный между внутренней контактной поверхностью горловины 11 чехла защитного 5 со стороны крепления на пальце шаровом 2 и наружной конической поверхностью пальца шарового 2 (фиг. 1 и фиг. 2), выполнен в виде тонкостенной детали тела вращения (фиг. 6), имеющей фланец 14, коническую втулку с углом наклона образующей к оси отсекателя α и бурт (направляющий элемент) 16 с углом наклона образующей к оси отсекателя α. В совокупности фланец 14, коническая втулка и бурт 16 образуют кольцевой желоб 15 с донной частью в области наружной поверхности конической втулки. Причем угол наклона образующей к оси отсекателя αконической втулки желоба 15 соответствует углу наклона образующей посадочного места конической части стержня αили α (фиг. 3) к оси отсекателя 10 и соответственно пальца шарового 2. Сформированный желоб 15 отсекателя 10 предназначен для поворота установленного в него при сборке шарового шарнира горловины чехла 11, а фланец 14 и бурт 16 (фиг. 6) выполняют функции боковых стенок (фиг. 1 и фиг. 2), предотвращающих смещение горловины 11 чехла защитного 6 в осевом направлении в процессе эксплуатации шарового шарнира.
4
3
4
3
Угол наклона образующей бурт 16 (фиг. 6 и фиг. 3) к оси отсекателя α выполнен больше угла наклона образующей конической втулки желоба 15 к оси отсекателя α, то есть α > α.Таким образом бурт 16 отсекателя 10 выполняет функцию направляющего элемента, позволяющего облегчить процесс сборки и исключить перекос и повреждение отсекателя 10, при запрессовке его в сборе с чехлом 6 на посадочное место пальца шарового 2 (фиг. 3).
Предложенное техническое решение работает следующим образом (фиг. 1, фиг. 2).
Предварительная сборка (подсборка) включает в себя сборку чехла защитного 6 с отсекателем 10 (фиг. 1 и фиг. 2). Для снижения силы сопротивления вращению чехла защитного 6 относительно отсекателя 10 между контактными поверхностями горловины чехла 11 и желоба 15 (фиг. 6) отсекателя 10 наносят дозированно синтетическую смазку (не показано).
В корпус шарового шарнира 1, задают предварительного подсобранный вкладыш 3 с пальцем шаровым 2, при этом в пространство между шаровой головкой пальца 2 и внутренней сферической поверхностью вкладыша 3 дозированно впрыскивают смазку. Далее при помощи выступов 4 внутренней полости корпуса шарнира 1 и торцевой поверхности вкладыша 3 образуют неразъемное соединение шарнира в сборе за счет деформирования выступов 4 внутренней полости корпуса шарнира 1. Заложив дозированно смазку в область выходного отверстия корпуса 1 и галтели пальца шарового 2 проводят сборку шарнира с чехлом защитным 6 в сборе с отсекателем 10, а также фиксацию чехла защитного 6 уплотнительными кольцами 7 (фиг. 1) или 7, 9 (фиг. 2).
С целью реализации задачи полезной модели создание конструкции шарового шарнира с чехлом защитным в сборе, характеризующейся повышенной надежностью и долговечностью при эксплуатации в составе автомобиля за счет улучшения и стабильного сохранения герметичности работающего шарнира (фиг. 1 и фиг. 2), необходимо обеспечить без потери герметичности, исключив съем горловин чехла с посадочных мест корпуса 1 и отсекателя 10, или разрушение чехла защитного 6 от скручивания, надежное динамическое (подвижное) уплотнение горловины со стороны отсекателя 10 с пальцем шаровым 2 в сборе и статическое (неподвижное) уплотнение горловины со стороны корпуса 1. Работоспособность шарнира и герметичность в горловинах чехла защитного с собранными уплотнительными кольцами 7, 8 или 7, 9 обеспечены при выполнении следующего условия: суммарная сила сопротивления вращению чехла 6 (фиг. 1, фиг. 2) относительно отсекателя 10 с пальцем шаровым 2 в сборе, в области герметизирующей горловины 11, должна быть меньше, чем суммарная сила сопротивления вращению чехла 6 в области горловины 12.
При установке горловин чехла 11 и 12 в посадочные места ответных деталей 1 и 10, с гарантированным натягом, выполнено соблюдение следующих соотношений:
1. По посадочным диаметрам чехла защитного и ответных деталей:
1
1
- для герметизирующей горловины чехла 11 со стороны пальца шарового d-D>0;
- для герметизирующей горловины чехла со стороны вкладыша
2
2
d-D>0, при этом
1
1
2
2
(d-D) ≤(d-D).
2. Момент скручивания чехла в сборе с шаровым шарниром должен быть больше момента трения скольжения горловины чехла 11 относительно контактной поверхности отсекателя 10.
Области локального уплотнения созданы за счет наличия чередующихся кольцевых выступов и впадин 13 фиг. 4, гарантированных натягов в посадочных местах чехла 6 и комплекта уплотнительных колец 7 и 9, путем частичной или полной деформации кольцевых выступов внутренних поверхностей горловин 11 и 12 чехла защитного 6.
При установке на шаровой шарнир с чехлом 6 в сборе уплотнительных колец 7 и 9, с гарантированным натягом, выполнено соблюдение следующих соотношений:
1. По посадочным диаметрам колец уплотнительных 7, 9 и чехла защитного 6:
- для герметизирующей горловины 11 чехла 6 со стороны отсекателя 10
3
3
d-D>0;
- для герметизирующей горловины 12 чехла 6 со стороны корпуса 1
4
4
d-D>0.
2. По высоте посадочных мест чехла защитного и ответных деталей:
1
1
2
2
n-m≥0 и n-m≥0,
3
4
где d и d (на фиг. не показано) - диаметры посадочных мест под уплотнительные кольца 9 и 7 в горловинах 11 и 12 чехла защитного 6, соответственно со стороны контакта горловины 11 с отсекателем 10 и со стороны контакта горловины 12 с корпусом 1, до сборки шарнира с комплектом уплотнительных колец;
3
4
D и D (фиг. 1 и фиг. 2) - внутренние диаметры уплотнительных колец 9 и 7 после прохождении оправки и установки в посадочные места горловин чехла защитного 6, соответственно со стороны контакта горловины 11 с отсекателем 10 и со стороны контакта горловины 12 с корпусом 1;
1
2
n и n (фиг. 2) - высоты уплотнительных колец, соответственно со стороны контакта горловины 11 с отсекателем 10 и со стороны контакта горловины 12 с корпусом 1;
1
2
m и m (фиг. 4 и фиг. 5) - высоты двух посадочных мест под уплотнительные кольца в горловинах чехла 11 и 12 со стороны отсекателя 10 и со стороны корпуса 1.
Предлагаемая конструкция шарового шарнира с чехлом защитным в сборе характеризуется повышенной надежностью и долговечностью при эксплуатации в составе автомобиля и может быть изготовлена на стандартном оборудовании из известных материалов с использованием известных технологий.
Шаровой шарнир с чехлом защитным в сборе не подлежит обслуживанию и ремонту.
Данную конструкцию шарового шарнира с чехлом защитным в сборе можно применять в конструкции подвески и рулевого управления легковых автомобилей. Эксплуатация предложенной конструкции шарового шарнира с чехлом защитным в сборе является традиционной и не требует изменений конструкции и компоновки систем подрессоривания и рулевого управления современных легковых автомобилей.