ШАРОВАЯ ОПОРА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к шаровым опорам подвески автомобиля.
Работа шаровой опоры осуществляется в условиях действия значительных знакопеременных нагрузок на нее и на все ее составные части, и требует высоких прочностных характеристик всех деталей.
Известна шаровая опора транспортного средства (патент РФ на изобретение №2239106, МПК 7 F16C 11/06 дата публикации 27.10.2004 г), содержащая монолитный корпус, палец с шаровой головкой, установленный в посадочное место корпуса и полимерный вкладыш, установленный между ними. Отличительная особенность шаровой опоры состоит в том, что внутренняя поверхность посадочного места корпуса выполнена с участками в форме геометрических фигур в виде усеченных конусов и цилиндров и выточек, расположенных под углом по отношению к вертикальной оси корпуса шаровой опоры. Наружная поверхность полимерного вкладыша снабжена выступами, внешняя поверхность которых представляет собой ответную часть выточек на внутренней поверхности посадочного места. Данная конструкция шаровой опоры позволяет обеспечить достаточно плотное и равномерное прилегание внутренней поверхности вкладыша к шаровой головке пальца. Недостатком данной конструкции является ослабление корпуса шаровой опоры в местах расположения выточек и соединения плоскостной торцевой поверхности с поверхностью в виде усеченного конуса.
Наиболее близким к заявляемому решению, выбранным в качестве прототипа, является сферический шарнир транспортного средства (патент на полезную модель РФ №30888, МПК 7 F16C 11/06, дата публикации 10.07.2004 г), который содержит монолитный корпус с полусферической выштамповкой, палец с шаровой головкой, установленный в выштамповке корпуса, и неметаллический вкладыш. Особенностью данного сферического шарнира является то, что корпус выполнен с утолщенными стенками, а на внутренней стороне его торца выполнен паз. Неметаллический вкладыш изготовлен с горизонтальным торцом и снабжен сквозным отверстием. Диаметральная часть вкладыша выполнена в форме, ответной части внутренней полости выштамповки, а верхняя - вогнутой под углом, Такая конструкция опоры обеспечивает плотное
прилегание вкладыша. Отсутствие выточек в корпусе и утолщенные стенки корпуса обеспечивают более прочный по сравнению с предыдущим аналогом корпус.
Недостатком данной конструкции является ослабление корпуса в месте соединения поверхностей паза и конической части выштамповки и возможность проворачивания вкладыша в корпусе вокруг вертикальной оси при сборке и работе.
Наличие фиксирующих элементов на корпусе шаровой опоры позволяет предотвратить проворачивание вкладыша вокруг вертикальной оси, но одновременно ослабляет корпус.
Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение является создание шаровой опоры, обеспечивающей высокую прочность корпуса при предотвращении проворачивания вкладыша вокруг вертикальной оси во время сборки и работы.
Поставленная задача решается за счет того, что шаровая опора содержит монолитный корпус с утолщенными стенками, шаровой палец со сферической головкой, размещенный в гнезде корпуса, упругопластичный вкладыш, охватывающий сферическую головку пальца и представляющий собой усеченную оболочку с внутренней сферической поверхностью и наружной сферической, переходящей в цилиндрическую и усеченную коническую поверхностями, с цилиндрической бобышкой и сквозным отверстием в торце. Особенность полезной модели заключается в том, что вкладыш снабжен расположенными на наружной конической, прилегающей к торцу, поверхности меридиональными ребрами, а внутренняя поверхность корпуса представляет соединение цилиндрической и усеченной конической поверхностей с углублением в торце, ответным цилиндрической бобышке вкладыша.
При этом на наружной торцевой поверхности корпуса расположена цилиндрическая бобышка.
Кроме того, вертикальная ось цилиндрической бобышки вкладыша смещена относительно вертикальной оси шаровой опоры.
Полезная модель представлена чертежами, где на фиг.1 изображена предлагаемая шаровая опора, общий вид. на фиг.2 - вкладыш, общий вид, на фиг.3 - вкладыш, вид сверху, на фиг.4 - шаровая опора со смещением вертикальной оси цилиндрической бобышки вкладыша, относительно вертикальной оси шаровой опоры, общий вид.
Шаровая опора (фиг.1) содержит монолитный цельнометаллический корпус 1, в гнезде которого расположены вкладыш 2 и шаровой палец 3, защитный чехол 4,
закрепленный кольцом 5 на корпусе 1, и установленную на шаровом пальце 3 втулку 6. Шаровой палец 3 представляет собой стержень 7 со сферической головкой 8 и коническим или цилиндрическим участком на противоположном сферической головке 8 конце стержня 7.
Между внутренней поверхностью гнезда корпуса 1 и сферической головкой 8 шарового пальца 3 расположен вкладыш 2 из упругопластичного материала.
Вкладыш (фиг.2) имеет форму усеченной оболочки с торцевыми поверхностями 9 (усеченная) и 10 (противоположная усеченной). Внутренняя поверхность 11 вкладыша 2 сферическая. Наружная поверхность вкладыша 2 представляет собой соединение разных геометрических поверхностей - со стороны усеченной торцевой поверхности 9 вкладыш 2 имеет сферическую поверхность 12, в центральной части вкладыш 2 имеет цилиндрическую поверхность 13, переходящую в коническую поверхность. 14. На торцевой поверхности 10 вкладыша 2 расположена цилиндрическая бобышка 15 со сквозным отверстием. 16, которое соединяет внутреннюю поверхность корпуса 1 и наружную поверхность сферической головки 8 шарового пальца 3. На конической поверхности 14 вкладыша 2 расположены меридиональные ребра 17 (фиг.3). На вкладыше 2 от торцевой поверхности 9 до экваториальной плоскости выполнены сквозные прорези 18. На внутренней поверхности 11 вкладыша 2 выполнены меридиональные пазы 19, совпадающие со сквозными прорезями 18 по направлению и количеству. На наружной сферической поверхности 12 вкладыша 2 выполнены меридиональные пазы 20, расположенные между сквозными прорезями 18 и совпадающие с ними по направлению. Количество меридиональных пазов 20 больше, чем количество сквозных прорезей 18.
Корпус 1 монолитный, цельнометаллический, с утолщенными стенками, имеет фланец 21 с отверстиями 22 для крепления шаровой опоры. Фланец 21 разделяет корпус 1 снаружи на условные верхнюю и нижнюю части. Нижняя часть корпуса 1 цилиндрическая с выполненной на наружной поверхности канавкой 23 для установки защитного чехла 4. Наружная поверхность 24 верхней части корпуса 1 сферическая с цилиндрической бобышкой 25 на торцевой части. Внутренняя поверхность корпуса 1, служащая гнездом для шарового пальца 2, представляет собой соединение цилиндрической поверхности 26 (нижней) с усеченной конической поверхностью 27 (верхней) и углублением 28 для цилиндрической бобышки 15 вкладыша 2.
Для предотвращения попадания грязи шаровая опора имеет защитный чехол 4, который фиксируется кольцом 5.
При сборке шаровой опоры предварительно на внутреннюю поверхность 11 вкладыша 2 наносится смазка, затем на сферическую головку 8 шарового пальца 3 надевается вкладыш 2. Собранный шаровой палец 3 с вкладышем 2 помещается в гнездо корпуса 1, после чего производится обжатие цилиндрической нижней части корпуса 1 на сферическую головку 8 вкладыша 2, поэтому в собранном виде нижняя часть корпуса 1 деформирована, внутренняя поверхность 26 корпуса 1 имеет вид сферы. Такое деформирование корпуса 1 позволяет обеспечить требуемые параметры работы шаровой опоры - усилие вырыва и моменты вращения и качания шарового пальца 3. Сборку завершают установкой втулки 6 и защитного чехла 4 с кольцом 5. Втулка 6 ограничивает перемещение защитного чехла 4 при качании шарового пальца 3, и предотвращает его "закусывание" между корпусом 1 и шаровым пальцем.3.
Фиксация вкладыша 2 в корпусе 1 обеспечена за счет совмещения цилиндрической бобышки 15 вкладыша 2 и углубления 28 внутренней поверхности корпуса 1, и смятия и последующей деформации меридиональных ребер 17 при сборке.
Для дополнительного обеспечения надежной фиксации вкладыша 2 от проворачивания шаровая опора (фиг.4) может иметь смещение вертикальной оси бобышки 15 вкладыша 2 и вертикальной оси ответного цилиндрического углубления 28 на внутренней поверхности корпуса 1 относительно общей вертикальной оси шаровой опоры на величину эксцентриситета, обозначенного буквой «е».
Такая конструкция шаровой опоры предотвращает проворачивание вкладыша 2 вокруг вертикальной оси в процессе сборки и работы.
Конструкция корпуса 1, внутренняя поверхность которого представляет собой соединение цилиндрической 26 и усеченной конической 27 поверхностей с углублением 28 для цилиндрической бобышки 15 вкладыша 2 позволяет избежать резких переходов от одной поверхности к другой и, следовательно, распределить равномерно возникающие в этих местах в процессе работы шаровой опоры напряжения. Наличие бобышки 25 на наружной торцевой поверхности корпуса 1 позволяет обеспечить утолщение стенок и равную прочность всех элементов корпуса 1, т.е. выполнить условие равнопрочности. Такая конструкция обеспечивает необходимые прочностные свойства корпуса.
Шаровая опора данной конструкции прошла испытания на предприятии НПООО «Фенокс», которые имели положительные результаты и в настоящее время готовится к промышленному производству.
Источники информации.
1. Патент на изобретение РФ №2239106, по заявке 2003116041/11, МПК F16C 11/06 дата публикации 27.10.2004 г.,
2. Патент на полезную модель РФ №30888, по заявке 2003106684/20, МПК F16C 11/06, дата публикации 10.07.2003.