ШАРОВОЙ ШАРНИР
BALL HINGE

Изобретение относится к шарнирной опоре, в частности, для шарового шарнира с вкладышем подшипника скольжения и может быть использовано в шаровых шарнирах управляемых колес и шарнирных соединениях рулевых механизмов транспортных средств.
В шаровых шарнирах при работе возникают износы характеризующиеся увеличением зазора в шарнире между сферой шарового пальца и вкладышами, в результате увеличиваются ударные нагрузки, способствующие выходу из строя шарнира.
Известен шаровой шарнир содержащий корпус, шаровой палец и вкладыш между ними, выполненный с овальным отверстием, крышку, охватывающую овальную поверхность и зафиксированную в верхней части корпуса. При сборке шарового шарнира шаровую головку устанавливают в сферическое гнездо вкладыша с овальным отверстием, вставляют в корпус. Устанавливают крышку, при этом продольные оси овальных отверстий вкладыша и крышки совмещают с плоскостью качения шарового пальца и посредством радиального обжатия верхней части корпуса фиксируют вкладыш и крышку в корпусе. (Патент на изобретение RU №2151926, МПК F16C 11/06, опубл. 23.11.1998 г.).
Недостатком описанного выше шарнира является то, что необходимый натяг создается кольцевой деформацией верхней части вкладыша при сборке шарового шарнира. Возникающие контактные напряжения на внутренней сферической поверхности полимерного вкладыша имеют неравномерный характер и обеспечивают неравномерный износ шарнира.
Из известных наиболее близким по технической сущности является Шарнирная опора для шарового шарнира включает два сферических вкладыша подшипника скольжения, которые имеют слой скольжения, содержащий скользящий материал, и. по меньшей мере, один стабильный по форме несущий слой. Вкладыши подшипника скольжения дополнительно содержат, по меньшей мере, один упругий слой, который размещен во вкладыше подшипника скольжения с предварительным натяжением в направлении, перпендикулярном направлению расширения слоя. Кроме того, изобретение относится к шаровому шарниру, включающему шарообразную головку шарнира и сферическую шарнирную опору, а также к предпочтительному применению предлагаемой, согласно изобретению, шарнирной опоры. (Патент RU 2432506, МПК F16C 11/06, опубл. 27.10.2011 г.).
Недостаток заключается в том, что конструкция обладает низкой жесткостью и прочностью. Скользящий материал имеет ресурс и не восполняется.
Предлагаемое изобретение направлено на создание равномерного контактного напряжения по всей сферической поверхности вкладыша, соприкасающегося со сферической поверхностью шарового пальца, создание упругой деформации вкладышей, повышение ресурса шарнира при эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что конструкция полимерного антифрикционного вкладыша, состоящего из двух частей, для обеспечения равномерного контактного напряжения по всей сферической поверхности шарового пальца выполнена следующим образом:
внутренняя часть верхнего вкладыша - в виде части сферической поверхности, имеет радиальные отверстия, заполненные смазкой, выполненные равномерно по окружности в опорной поверхности у торца усеченной части экваториальной плоскости для смазывания;
между верхним вкладышем и крышкой вставлена прокладка из упругого материала в виде сегмента сферической оболочки с фланцем и радиальными отверстиями, заполненные смазкой, расположенными соосно с отверстиями вкладыша, и заполненные смазочным материалом. Прокладка обеспечивает демпфирование шарового шарнира и служит для хранения смазки;
сверху вкладыш с прокладкой закрыты регулируемой крышкой с резьбой и головкой под ключ, для компенсации износа.
В отверстиях прокладки имеется смазка, которая через отверстия верхнего вкладыша попадает на опорную поверхность шарового пальца, смазывая поверхности вкладыша и шарового пальца. Крышка с резьбой поджимает прокладку к верхней части вкладыша, чем обеспечивается регулировка зазора в сопряжении.
На фиг. 1 схематически изображен общий вид устройства шарового шарнира.
Шаровой шарнир содержит корпус 1, в котором установлены палец 4 с шаровой головкой 3, вкладыш, состоящий из двух частей 2,5, выполненных в виде усеченной сферической оболочки из упругопластичного материала, отличающийся тем, что вкладыш имеет радиальные отверстия 7, выполненные равномерно по окружности в опорной поверхности у торца усеченной части экваториальной плоскости для смазывания, а также дополнительно содержит прокладку 6 из упругого материала в виде сегмента сферической оболочки с фланцем и радиальными отверстиями 8 расположенными соосно с отверстиями вкладыша 7, и заполненные смазочным материалом, сверху вкладыш с прокладкой закрыты регулируемой крышкой 9 с резьбой и головкой под ключ 10.
Шаровой шарнир работает следующим образом. В процессе эксплуатации шарнира под воздействием циклических знакопеременных внешних нагрузок палец 4 с шаровой головкой 3 поворачивается вокруг своей оси и качается на угол α относительно продольной оси полости корпуса шарнира и центра сферической головки пальца. При качании на угол α смазка, находящаяся в радиальных отверстиях вкладыша 7 и прокладки 8 проникает в полости между шаровой головкой 3 пальца и внутренними поверхностями корпуса 1 и вкладыша 2,5, перемещается в направлении поворота сферической головки пальца, попадает под сферическую поверхность вкладыша 2,5, смазывая ее. Одновременно с поворотом и вращением шаровой головки пальца 3 смазка перемещается, перемешивается внутри контакта поверхностей и затягивается в зону трения между головкой пальца и вкладышем. Клиновидная форма зазоров в приграничных областях контакта системы смазочных каналов вкладыша, сферической головки пальца шарового и смазки улучшает доступ и способствует попаданию смазки в зону трения и соответственно принудительному смазыванию трущихся частей шарнира. Таким образом, клиновидная форма зазоров в приграничных областях контакта системы смазочных каналов вкладыша, сферической головки пальца шарового и смазки, в сочетании с поворотом и качанием пальца шарового внутри шарнира, а также принудительное перемещение смазки по системе смазочных каналов вкладыша в процессе эксплуатации шарнира наиболее эффективно обеспечивают захват и подачу смазки в зону трения между вкладышем и сферической головкой пальца шарового, что соответственно улучшает технические характеристики шарнира и продляет срок его эксплуатации.
Технический результат: создание самосмазывающейся шарнирной опоры, которая характеризуется простотой конструкции и улучшенными характеристиками относительно демпфирования колебаний, при этом в которой компенсирован эксплуатационный износ материала слоя скольжения при эксплуатации шарнирной опоры.