ШАРОВОЙ ШАРНИР

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к шаровым шарнирам, и может быть использована в конструкциях подвесок автотранспортных средств различного назначения.
Известна конструкция шарового шарнира (Свидетельство на полезную модель РФ №19885, опубликовано 10.10.2001 г.), содержащего заключенный в корпусе палец с шаровой головкой, размещенной с возможностью поворота во вкладыше, установленном между корпусом и шаровой головкой. Шаровой палец поджат пружиной и закрыт заглушкой (фиксирующей крышкой).
Поскольку работа шарового шарнира осуществляется в условиях действия значительных знакопеременных нагрузок, а по мере износа вкладыша происходит его перемещение относительно конической поверхности корпуса в осевой зазор, предназначенный для саморегулирования шарнира, происходит уменьшение усилия вырова шарового пальца. Основным недостатком конструкции является изменение эксплуатационных характеристик шарового шарнира в процессе его эксплуатации.
Наиболее близким к предложенному, является шаровой шарнир, содержащий заключенный в корпусе палец с шаровой головкой, размещенной с возможностью поворота во внутренней усеченной сферической полости полимерного вкладыша, выполненного из верхней и нижней частей, поджатого упругим элементом и закрытого фиксирующей крышкой (Свидетельство на полезную модель РФ №31155, опубликовано 20.07.2003 г.) - прототип.
В известном шарнире между частями вкладыша при сборке образован компенсационный зазор, предназначенный для его выборки с целью саморегулирования шарнира во время гарантийного срока эксплуатации, при этом зазор выбирается за счет деформации поджатого к нему упругого элемента.
Стабильность моментов качания и вращения определяется площадью контакта шаровой головки с обеими частями полимерного вкладыша и степенью поджима верхней части полимерного вкладыша к шаровой головке. При завальцовке и в процессе эксплуатации упругий элемент, поджимая вкладыш, деформируется и часть его непосредственно поджимается к шаровой головке, при контакте с ней происходит торможение вращения пальца, что приводит к нежелательному изменению моментов качания и вращения.
Таким образом, недостатком прототипа является снижение эксплуатационных свойств шарового шарнира вследствие уменьшения стабильности моментов качания и вращения.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эксплуатационной надежности шарового шарнира подвески транспортного средства за счет уменьшения силы трения между деталями шарового шарнира.
Поставленная задача достигается тем, что в известном шаровом шарнире, содержащем заключенный в корпусе палец с шаровой головкой, размещенной с возможностью поворота во внутренней усеченной сферической полости полимерного вкладыша, выполненного из верхней и нижней частей, поджатого упругим элементом и закрытого фиксирующей крышкой, между упругим элементом и верхней частью полимерного вкладыша установлена шайба, выполненная в виде плоского кольца с отогнутой конусообразной усеченной частью.
Шайба установлена таким образом, что ее конусообразная часть расположена с зазором относительно шаровой головки.
Ширина плоского кольца шайбы больше или равна ширине сопрягаемой с ней верхней части полимерного вкладыша.
Шайба выполнена из металла или из полимерного материала.
Упругий элемент выполнен в виде уплотнительного резинового кольца.
Технический результат - повышение эксплуатационной надежности шарового шарнира подвески транспортного средства достигается путем исключения трения между шаровой головкой и упругим элементом шарового шарнира. Это обеспечивается за счет того, что между упругим элементом и верхней частью полимерного вкладыша установлена шайба, выполненная в виде плоского кольца с отогнутой конусообразной усеченной частью, которая расположена с зазором относительно шаровой головки. Это позволяет при деформации в процессе эксплуатации поджатого к полимерному вкладышу упругого элемента избежать его контакта с шаровой головкой.
Предложенная полезная модель поясняется чертежом, на котором представлен предложенный шаровой шарнир в разрезе.
Шаровой шарнир содержит заключенный в корпусе 1 палец 2 с шаровой головкой 3, размещенной с возможностью поворота во внутренней усеченной сферической полости 4 полимерного вкладыша 5, выполненного из двух частей: верхней 6, размещенной в конической части корпуса 1 и нижней 7, запрессованной в цилиндрической части корпуса 1. Между верхней 6 и нижней 7 частями вкладыша 5 образован зазор 8. Полимерный вкладыш 5 поджат упругим элементом 9, предпочтительно выполненным в виде уплотнительного резинового кольца. При этом упругий элемент 9 поджат, а корпус 1 закрыт фиксирующей крышкой 10, завальцованной в корпусе 1. Между упругим элементом 9 и верхней частью 6 полимерного вкладыша 5 установлена шайба 11, которая может быть выполнена, например, из металла или полимерного материала. Шайба 11 выполнена в виде плоского кольца 12 с отогнутой конусообразной усеченной частью 13, установленной с зазором е относительно шаровой головки 3.
Работа предлагаемого шарового шарнира осуществляется при движении транспортного средства, в его подвеске.
Шарниры относятся к ответственным соединениям, т.к. воспринимают в связях с рычагами подвески значительные нагрузки во всех направлениях: вертикальные - от веса автомобиля, горизонтальные - от тормозных сил и силы тяги. Вследствие чего, они должны иметь высокие прочностные характеристики, небольшое трение, быть достаточно жесткими и обладать шумопоглощающими свойствами. Надежность работы шарниров непосредственно влияет на безопасность эксплуатации автомобиля.
При работе конструктивные элементы шарового шарнира - корпус 1, полимерный вкладыш 5 и шаровой палец 2, подвергаются значительным знакопеременным нагрузкам. При завальцовке фиксирующей крышкой 10 и эксплуатации шарового шарнира происходит деформация упругого элемента 9 и его перемещение по конической части корпуса 1. Упругий элемент 9 при деформации меняет форму, вследствие чего его внутренняя часть приближается к шаровой головке 3. Установленная с зазором е по отношению к шаровой головке 3 конусообразная усеченная часть 13 шайбы 11 ограничивает перемещение упругого элемента 9, не позволяет ему контактировать с шаровой головкой 3, что исключает возникновение трения в этой паре деталей, стабилизирует моменты качания и вращения в шаровом шарнире.
Испытания опытной партии шаровых шарниров, изготовленных по предложенной полезной модели, подтвердили повышение эксплуатационной надежности подвески транспортного средства за счет уменьшения трения между деталями шарового шарнира, увеличение гарантийного срока эксплуатации подвески транспортного средства на 8-10%.
По результатам испытаний разработаны рабочие чертежи на НПООО «Фенокс», г.Минск.