ШАРОВАЯ ОПОРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMOTIVE SPHERICAL JOINT

Заявляемое изобретение относится к шаровым опорам подвески транспортных средств (сферическим шарнирам, шаровым шарнирам, пальцам шаровым и др.).
Аналогом заявляемого изобретения является шаровая опора транспортного средства, содержащая корпус, палец с шаровой головкой и вкладыш, расположенный между шаровой головкой и корпусом, при этом шаровая головка на своей поверхности содержит две области, твердость одной из областей меньше твердости другой области, область с меньшей твердостью расположена на полюсной поверхности шаровой головки и/или на срединной поверхности шаровой головки, диаметр пальца в месте сопряжения с шаровой головкой составляет 25÷75% от диаметра шаровой головки, а максимальная толщина вкладыша составляет 5÷25% от диаметра шаровой головки (см. патент РФ №77923, МПК F16C 11/06, 2008 г.). Существенные признаки аналога «корпус, палец с шаровой головкой, вкладыш, расположенный между шаровой головкой и корпусом» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога является снижение срока службы изделия из-за неравномерного и преждевременного изнашивания вкладыша и шаровой головки. Это является следствием склонности поверхности шаровой головки к хрупкому разрушению в результате неравномерной твердости металла по поверхности шаровой головки, приводящей к неравномерной концентрации напряжений и неравномерным характеристикам пластичности по поверхности шаровой головки и вызывающей образование локальных зон пластической деформации.
Другим аналогом заявляемого изобретения является шаровая опора транспортного средства, содержащая корпус, палец с шаровой головкой и вкладыш, расположенный между шаровой головкой и корпусом, при этом шаровая головка на своей поверхности содержит две области, твердость одной из областей меньше твердости другой области, область с меньшей твердостью расположена на полюсной поверхности шаровой головки и/или на срединной поверхности шаровой головки, а диаметр пальца в месте сопряжения с шаровой головкой составляет 25÷75% от диаметра шаровой головки (см. патент РФ №77922, МПК F16C 11/06, 2008 г.). Существенные признаки аналога «корпус, палец с шаровой головкой, вкладыш» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком аналога также является снижение срока службы изделия из-за неравномерного и преждевременного изнашивания вкладыша и шаровой головки вследствие склонности поверхности шаровой головки к хрупкому разрушению в результате неравномерной твердости металла по поверхности шаровой головки, что приводит к неравномерной концентрации напряжений и неравномерным характеристикам пластичности по поверхности шаровой головки и вызывает образование на поверхности локальных зон пластической деформации.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является шаровая опора транспортного средства, содержащая корпус, палец с шаровой головкой и вкладыш, расположенный между шаровой головкой и корпусом, при этом шаровая головка на своей поверхности содержит две области, твердость одной из областей меньше твердости другой области, область с меньшей твердостью расположена на полюсной поверхности шаровой головки и/или срединной поверхности шаровой головки (см. патент РФ №77921, МПК F16C 11/06, 2008 г.). Существенные признаки аналога «корпус, палец с шаровой головкой, вкладыш, расположенный между шаровой головкой и корпусом» совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.
Недостатком наиболее близкого аналога также является снижение срока службы изделия из-за неравномерного и преждевременного изнашивания вкладыша и шаровой головки вследствие склонности поверхности шаровой головки к хрупкому разрушению в результате неравномерной твердости металла по поверхности шаровой головки, приводящей к неравномерной концентрации напряжений и неравномерным характеристикам пластичности по поверхности шаровой головки и вызывающей образование на поверхности локальных зон пластической деформации.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение срока службы шаровой опоры за счет обеспечения более высокой износостойкости пары трения: вкладыш-шаровая головка.
Для достижения указанного технического результата в шаровой опоре транспортного средства, содержащей корпус, палец с шаровой головкой и вкладыш, расположенный между шаровой головкой и корпусом, поверхность шаровой головки выполнена с одинаковой твердостью и одинаковой шероховатостью, при этом шероховатость поверхности шаровой головки соответствует равновесной шероховатости на фрикционном контакте пары трения: вкладыш-шаровая головка.
Существенные признаки заявляемого изобретения - поверхность шаровой головки выполнена с одинаковой твердостью и одинаковой шероховатостью, при этом шероховатость поверхности шаровой головки соответствует равновесной шероховатости на фрикционном контакте пары трения: вкладыш - шаровая головка, являются отличительными от признаков наиболее близкого аналога.
Шаровая опора включает корпус, вкладыш и шаровую головку с пальцем. Корпус и шаровая головка с пальцем могут быть выполнены из стали, вкладыш может быть выполнен из антифрикционного полимерного материала. Поверхность шаровой головки имеет шероховатость, соответствующую или близкую к равновесной шероховатости, соответствующей следующим условиям эксплуатации шаровой опоры: материалу трущейся пары (вкладыш - шаровая головка), давлению, температуре на поверхности трения и условиям смазки.
a
Конкретным примером заявляемой шаровой опоры является шаровая опора автомобиля, вкладыш которой выполнен из полиацеталя. Параметр шероховатости поверхности шаровой головки R≈0,25 мкм, что приблизительно соответствует равновесной шероховатости шаровой головки шаровой опоры легкового автомобиля после пробега ≈2000 км в стандартных условиях эксплуатации.
Изготавливаться заявляемая шаровая опора может известными методами, при этом поверхность шаровой головки подвергают полировке до необходимой шероховатости.
Выполнение поверхности шаровой головки с равновесной шероховатостью позволяет избежать повышенного износа пары трения в начальный период эксплуатации шаровой опоры, поскольку известно, что равновесная шероховатость является оптимальной для конкретных условий трения и обеспечивает минимальное изнашивание. В результате увеличивается износостойкость пары трения и, соответственно, срок службы шаровой опоры.