ШАРОВОЙ ШАРНИР

Полезная модель относится к шаровым шарнирам преимущественно реактивных штанг балансирных подвесок автомобиля.
Известен шаровой шарнир [1], содержащий палец с шаровой головкой, с размещенным на ней вкладышем, установленным в корпусе, поджатый пружиной и закрытый заглушкой. Шарнир является саморегулирующимся и на внутренней сферической поверхности пластмассового вкладыша изготовлены меридиональные канавки.
В данном шарнире обеспечивается улучшение смазывания трущихся поверхностей деталей, повышение износостойкости и долговечности, а также снижение трудоемкости технического обслуживания узла в эксплуатации. Однако шарнир имеет сложную конструкцию.
Известен также шаровой шарнир [2], содержащий корпус наконечника, оснащенный гнездом под вкладыш с размещенной в нем металлической шаровой головкой пальца. Вкладыш представляет собой монолитный цилиндрический элемент, выполненный из полиуретана и запрессованный в гнезде корпуса наконечника с дополнительным натягом. При этом вкладыш снабжен внутренней сферической полостью, в которой с возможностью поворота пальца размещена с предварительно нанесенной на нее смазкой шаровая головка. В качестве смазки шаровой головки пальца использована невысыхающая силиконовая смазка.
Недостаток шарнира заключается в наличии трущихся поверхностей деталей, требующих нанесения на них смазки. Отсутствие смазки может привести к разрушению узла.
Задача заявляемой полезной модели состоит в улучшении эксплуатационных характеристик шарового шарнира за счет исключения трения между головкой пальца и вкладышем.
Технический результат заключается в снижении трудоемкости обслуживания шарнира при эксплуатации и повышении долговечности шарнира.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Шаровой шарнир содержит корпус наконечника с гнездом, в котором размещен вкладыш, охватывающий металлическую головку пальца.
Новое заключается в том, что вкладыш выполнен из стойкого на износ
материала с высоким коэффициентом упругости. Вкладыш сжат при сборке в пределах 5÷8% от первоначального объема и обеспечивает качание пальца вокруг геометрического центра шарнира в пределах заданного телесного угла. Головка пальца имеет сферическую или цилиндрическую форму. Вкладыш выполнен из полимерного материала. Палец шарнира может быть выполнен полым со сквозным отверстием.
На чертежах представлен заявляемый шарнир.
На фиг.1 шарнир с шаровой головкой пальца с одним хвостовиком; на фиг.2 шарнир с шаровой головкой пальца с двумя выступающими хвостовиками; на фиг.3 шарнир с цилиндрической головкой пальца; на фиг.4 шарнир с полым пальцем.
Шарнир содержит гнездо, выполненное в наконечнике 1 реактивной штанги. В гнезде установлен вкладыш 2, выполненный из стойкого на износ материала с высоким коэффициентом упругости, охватывающий головку пальца 3. У шарнира имеется присоединительный хвостовик 4. На торцах вкладыша установлены шайба 5, опирающаяся на бурт 6, выполненный в наконечнике 1, и шайба 7, контактирующая с поджимной крышкой 8. На фиг.2 показан вариант шарнира, имеющего два присоединительных хвостовика 9 и 10. Шарнир может иметь головку пальца 11 цилиндрической формы. Палец шарнира может быть изготовлен полым со сквозным отверстием (фиг.4), что заметно снижает вес устройства без снижения его прочности и работоспособности. В точке N находится геометрический центр шарнира.
При сборке шарнира вкладыш 2 устанавливают на головке пальца 3 или 11. Сопрягаемые поверхности вкладыша и головки пальца соединяют с помощью клея или спеканием при высокой температуре, добиваясь соединения поверхностей с высокой степенью адгезии. Затем вкладыш с пальцем устанавливают в гнездо наконечника 1. Вкладыш фиксируется в гнезде с помощью болтов поджимной крышкой 8, воздействующей на вкладыш через шайбу 7.
В исходном положении вкладыш 2 выступает из гнезда на некоторую высоту. После закрепления крышки 8 вкладыш утапливается в гнезде подшипника, упруго деформируясь и уменьшаясь на величину 5÷8% от первоначального объема.
В связи с тем, что сопрягаемые поверхности вкладыша и головки пальца прочно склеены между собой, головка пальца оказывается «подвешенной» в упругой среде. При эксплуатации палец отклоняется на некоторый угол вокруг геометрического центра шарнира в точке N в пределах определенного телесного угла. При отклонении пальца в работе участвуют все слои упругого материала, из которого выполнен
вкладыш 2. Усилия равномерно распределяются по всему телу вкладыша. Эти усилия стремятся вернуть палец после отклонения в исходное положение. Таким образом, в шарнире нет деталей, образующих пары трения. Трение происходит между слоями вкладыша и компенсируется за счет упругих и износостойких свойств материала. Кинематически заявленное устройство работает как шаровой шарнир. Не имеет существенного значения форма головки пальца, т.к., например, даже при цилиндрической форме головки пальца (поз.11 на фиг.3) качания пальца происходят вокруг геометрического центра шарнира N, т.е. головка воспринимает со стороны вкладыша равномерно распределенные упругие усилия так же, как и головка сферической формы. Сферическую форму имеют слои материала вкладыша, амортизирующие качания пальца.
Предложенный шаровой шарнир не требует смазки, поэтому значительно снижается трудоемкость его технического обслуживания при эксплуатации. По сравнению с известными аналогичными устройствами шарнир более долговечен. Шарнир с полым пальцем может применяться на спортивных автомобилях благодаря легкости и прочности конструкции. Применение полого пальца дает значительную экономию металла, т.к. шарнир устанавливается на автомобили массового производства.
Источники информации:
1. Патент на полезную модель №19885, кл. F16С 11/06.
2. Патент на полезную модель №55058, кл. F16С 11/06 - прототип.