ШАРОВОЙ ШАРНИР
BALL JOINT

Изобретение относится к шаровым шарнирам, в особенности к соединительным и рулевым тягам грузовых автомобилей.
Такие шаровые шарниры известны, и, в дополнение к наличию корпуса, шаровой пяты с секцией по существу сферического подшипника, которая установлена в корпусе, и крышке, которая установлена на корпусе, они обычно также имеют верхний вкладыш подшипника, а также спиральную пружину, которая выполнена как нажимная пружина между крышкой и верхним вкладышем подшипника, чтобы поддерживать соединение без зазора. Ранее делали различные попытки образовывать шаровые шарниры с упрощенной конструкцией, если возможно, уменьшая количество элементов, что является также целью настоящего изобретения.
Согласно изобретению предложен шаровой шарнир описанного выше типа, имеющий корпус, шаровую пяту по существу со сферической секцией подшипника, которая установлена в корпусе, крышку, которая установлена на корпусе, и пружинный элемент, который имеет опорную секцию и пружинную секцию, при этом пружинная секция расположена радиально снаружи опорной секции, а пружинный элемент опирается на крышку и на секцию подшипника. В предпочтительном варианте такой шаровой шарнир соединяет верхний вкладыш подшипника, который является подобным известному из уровня техники, и спиральную пружину, которая служит для компенсации производственных допусков и износа, которые возникают во время использования, чтобы образовать один единый компонент, а именно пружинный элемент. Это уменьшает количество необходимых компонентов и конструктивный размер соединения. Другое преимущество следует из того, что пружинный элемент опирается на крышку, в результате чего можно достигать намного более высокого усилия натяжения, чем, например, с конфигурацией, имеющей пружинный элемент, который зажат на краю крышкой.
Предпочтительно пружинная секция состоит из нескольких внутренних зацепов пружины. Это приводит к простому и недорогому элементу, который можно выполнять, например, используя процесс штамповки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления пружинный элемент имеет цилиндрическую крепежную секцию, которая окружает отверстие в середине пружинного элемента, крышка имеет цилиндрическую направляющую поверхность, и направляющая поверхность зацепляет крепежную секцию. Следовательно, радиальное перемещение пружинного элемента эффективно предотвращается в случае углового отклонения шаровой пяты, которое в противном случае приводило бы к чрезмерному напряжению при изгибе в радиусе изгиба внутренних зацепов пружины и таким образом существенно уменьшало бы срок службы пружинного элемента.
Опорную секцию предпочтительно образуют в виде сферического сегмента между двумя параллельными кругами, и в установленном состоянии она находится напротив поверхности секции подшипника, таким образом предотвращая зазор в шаровом шарнире.
Предпочтительно, крышка имеет область, образованную в виде сферического сегмента между двумя параллельными кругами, которая служит ограничителем для опорной секции. Таким образом, можно избегать чрезмерного механического напряжения на пружинном элементе, поскольку он упирается в ограничитель, когда в направлении крышки прикладывают осевое усилие.
Крышка может иметь окружающее деформационное ребро, посредством которого осевое положение крышки можно регулировать по желанию внутри определенного диапазона, измеряя осевую упругость или крутящий момент во время процесса сборки, чтобы компенсировать производственные допуски отдельных элементов.
Предпочтительно крышка имеет кольцеобразную распределяющую секцию, на которую согласно предпочтительному варианту осуществления опираются внутренние зацепы пружины, в результате чего внутренние зацепы пружины можно распределять радиально наружу. Следовательно, радиальное предварительное натяжение пружинных элементов, необходимое для поддерживания сферической секции подшипника, производится автоматически во время установки крышки.
Комбинация пружинного элемента и крышки в установленном состоянии может иметь дегрессивную характеристику пружины, линейную характеристику пружины или прогрессивную характеристику пружины. Таким образом, шаровой шарнир можно оптимально приспосабливать к индивидуальным требованиям.
Предпочтительно предусмотрен высокоэластичный вкладыш, который размещен между пружинным элементом и крышкой, в результате чего можно дополнительно воздействовать на характеристики шарового шарнира.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения следуют из последующего описания предпочтительного варианта осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - продольное сечение через шаровой шарнир согласно изобретению перед установкой крышки;
фиг.2 - продольное сечение через соединение фиг.1 после установки крышки; и
фиг.3 - вид в перспективе прилегающего пружинного элемента.
Шаровой шарнир, показанный на фиг.1 на виде в разрезе в состоянии перед установкой крышки, содержит корпус 10 и шаровую пяту 12 по существу со сферической секцией 14 подшипника, которая установлена в корпусе 10.
Кроме того, имеется крышка 16, которую можно устанавливать на корпусе 10 и которая на виде сверху является по существу круглой. Крышка 16 имеет круглую плоскую среднюю часть 18, которая следует за цилиндрической направляющей поверхностью 20 в радиальном направлении, направленном наружу. Кроме того, крышка 16 содержит область 22, образованную в виде сферического сегмента между двумя параллельными кругами и выполненную снаружи цилиндрической направляющей поверхности 20, примыкающую кольцеобразную распределяющую секцию 24, которая выполняет переход к аналогичной кольцеобразной краевой области 26, а также деформационное ребро 28, выполненное на краевой области 26.
Между крышкой 16 и сферической секцией 14 подшипника имеется пружинный элемент 30, который имеет цилиндрическую крепежную секцию 32, окружающую круглое отверстие 34 в середине пружинного элемента 30. Цилиндрическая крепежная секция 32 выполняет переход наружу в опорную секцию 36, которая образована в виде сферического сегмента между двумя параллельными кругами и которая, в свою очередь, распределяется в кольцевую пружинную секцию 38. Пружинная секция 38 здесь образована несколькими внутренними зацепами 40 пружины, как можно увидеть на фиг.3.
При сборке шарового шарнира, прежде всего, пружинный элемент 30 помещают сверху на сферическую секцию 14 подшипника таким образом, что опорная секция 36, которая образована в виде сферического сегмента между двумя параллельными кругами, располагается на поверхности секции 14 подшипника. Потом крышку 16 помещают на место и прикрепляют, посредством чего ее цилиндрическая направляющая поверхность 20 зацепляет крепежную секцию 32 пружинного элемента 30, которая подходит, чтобы располагаться на направляющей поверхности 20. Посредством деформационного ребра 28 осевое размещение крышки 16 можно регулировать по желанию, измеряя осевую упругость или крутящий момент во время процесса сборки, чтобы компенсировать производственные допуски отдельных элементов.
На фиг.2 показан шаровой шарнир в установленном состоянии, причем деформационное ребро 28 здесь немного деформировано. Краевая область 26 крышки 16 расположена на краю 42 цилиндрического углубления корпуса 10, тогда как деформационное ребро 28 расположено на плече 44, которое ограничивает цилиндрическое углубление по направлению вниз.
Внутренние зацепы 40 пружины опираются на распределяющую секцию 24, в результате чего они распределяются радиально наружу и, следовательно, предварительно натягиваются радиально наружу относительно их начального состояния (фиг.1, 3). Это предварительное натяжение вызывает пружинное усилие, которое передается сферической секции 14 подшипника через опорную секцию 36, и это упомянутое пружинное усилие служит для компенсации производственных допусков и износа, которые возникают во время использования.
Здесь осевое предварительное натяжение шаровой пяты 12 можно регулировать, с одной стороны, с помощью толщины пружинного элемента 30, а с другой стороны, с помощью осевого смещения крышки 16 к средней точке сферической секции 14 подшипника, которое можно выполнять деформационным ребром 28. Таким образом, соединение отличается осевой упругостью, которую можно систематически регулировать во время процесса сборки.
Кроме того, с помощью соответственного образования кольцеобразной распределяющей секции 24 можно достигать по желанию дегрессивных, линейных или прогрессивных характеристик пружины.
Более того, имеется возможность влиять на характеристики соединения, располагая высокоэластичный вкладыш между пружинным элементом 30 и крышкой 16.