ШАРОВОЙ ШАРНИР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности касается шарнирных узлов подвесок и рулевого управления транспортных средств и может использоваться на грузовых автомобилях.
Известен шаровой шарнир с наконечником, содержащий корпус наконечника с присоединительным элементом к сопрягаемой детали, установленный в отверстии корпуса шаровой палец со сферической головкой и коническим хвостовиком, прижатый со стороны сферической головки поджимным вкладышем, упругим элементом в виде пружины и крышкой, а со стороны конического хвостовика шаровой палец закрыт защитным элементом, отверстие в корпусе наконечника выполнено ступенчатым, причем часть отверстия, контактирующая с крышкой, выполнена цилиндрической с переходом в коническую, а часть отверстия, контактирующая со сферической головкой пальца, выполнена сферической, защитный элемент со стороны конического хвостовика шарового пальца выполнен в виде упора и чехла, герметично закрепленного на корпусе наконечника и на конической части шарового пальца (см. патент №RU 83557, МПК (01.2006) F16C 11/06, 2009 г.).
Данная конструкция обладает низкими эксплуатационными характеристиками из-за отсутствия вкладыша между сферической головкой пальца и корпусом шарнира, что приводит к образованию люфтов между ними.
Известен шаровой шарнир, содержащий палец с шаровой головкой, размещенный на ней вкладыш, установленный в корпусе, поджатый упругим элементом и закрытый заглушкой, где вкладыш выполнен из двух частей, и между частями вкладыша при сборке образован зазор (см. патент №RU 31155, МПК 7 F16C 11/06, 2003 г.).
Данная конструкция обладает низкими эксплуатационными характеристиками в процессе работы, гак как вкладыши при износе не обеспечивают плотного прилегания к сферической головке пальца, образуется люфт, перекос вкладыша приводит к образованию радиального и осевого биения, смещения и поворотам оси вкладыша, что отрицательно сказывается на долговечности.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по совокупности существенных признаков является шаровой шарнир транспортного средства, содержащий корпус шарнира, установленный в отверстии корпуса шаровой палец со сферической головкой, вкладыш, поджатый поджимной пружиной в виде кольца, отверстие корпуса выполнено сквозным, а стенка отверстия образована комбинацией цилиндрических и конических поверхностей, наружная поверхность вкладыша имеет конические участки, контактирующие с конгруэнтной поверхностью корпуса и поджимной пружиной, которая прижата крышкой, установленной в корпусе (см. патент №RU 121020, МПК (01.2006) F16C 11/06, 2012 г.).
Недостатком известной конструкции является низкие эксплуатационные характеристики в процессе работы, так как вкладыш при износе не обеспечивает плотного прилегания к сферической головке пальца, образуется люфт, перекос вкладыша приводит к образованию радиального и осевого биения, смещения и поворотам оси вкладыша, что отрицательно сказывается на долговечности.
Была поставлена задача повысить эксплуатационные характеристики шарового шарнира транспортного средства, заключающиеся в увеличении долговечности шарового шарнира.
Поставленная задача решается за счет того, что в шаровом шарнире транспортного средства, содержащем корпус шарнира со сквозным отверстием, в котором установлен шаровой палец со сферической головкой и хвостовиком, вкладыш, охватывающий сферическую головку пальца и прижатый упругим элементом и крышкой, стенка отверстия корпуса шарнира образована комбинацией цилиндрических поверхностей разного диаметра и сферических поверхностей, а вкладыш выполнен в виде втулки, один край которой выполнен с вертикальными прорезями, при этом наружная поверхность вкладыша конгруэнтна поверхности стенки отверстия корпуса, а внутренняя поверхность участка вкладыша с прорезями выполнена сферической.
Упругий элемент выполнен в виде кольца из упругого материала. Вкладыш выполнен из композиционного материала. Крышка выполнена плоской, и может быть закреплена в корпусе шарнира как неразъемно, завальцовкой, так и разъемно, при помощи стопорного кольца.
Новыми признаками являются то, что стенка отверстия корпуса шарнира образована комбинацией цилиндрических поверхностей разного диаметра и сферических поверхностей, а вкладыш выполнен в виде втулки, один край которой выполнен с вертикальными прорезями, при этом наружная поверхность вкладыша конгруэнтна поверхности стенки отверстия корпуса, а внутренняя поверхность участка вкладыша с прорезями выполнена сферической. Использование вышеперечисленных признаков позволяет исключить зазоры и обеспечив плотное прилегание сопрягаемых поверхностей шарового шарнира, предотвратить образование люфтов.
Выполнение вкладыша из композиционного материала, прижатым упругим элементом в виде кольца из упругого материала, а выполнение крышки плоской, также способствует исключению зазоров и плотному прилеганию сопрягаемых поверхностей шарового шарнира, тем самым предотвращая образование люфтов при работе. Закрепление крышки в корпусе шарнира при помощи стопорного кольца позволяет создать разборную конструкцию.
В процессе эксплуатации упругий элемент позволяет производить поджатие внутренней сферической поверхности вкладыша к сферической головке пальца, чем достигается постоянная компенсация износа трущихся поверхностей, ликвидация зазоров в узле и увеличение износостойкости, что препятствует образованию люфтов вследствие износа сопрягаемых поверхностей.
Вышеуказанные признаки позволили повысить эксплуатационные характеристики шарового шарнира, а также получить дополнительный технический результат, заключающийся в повышений герметизации узла шарнирного соединения за счет того, что при закреплении крышки в корпусе упругий элемент меняя свою геометрию (расплющиваясь), образует плотное прилегание к посадочной поверхности в корпусе и к крышке, тем самым герметизирует шарнирное соединение от окружающей среды со стороны крышки.
Таким образом, технический результат достигнут.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами.
Фиг. 1 - общий вид шарового шарнира транспортного средства в разрезе.
Фиг. 2 - общий вид вкладыша шарового шарнира.
Шаровой шарнир транспортного средства содержит корпус 1 шарнира с присоединительным элементом 2 к сопрягаемой детали, шаровой палец 3 со сферической головкой 4 и хвостовиком 5, установленный в отверстии корпуса 1, вкладыш 6, упругий элемент 7 и крышку 8.
Корпус 1 выполнен металлическим цельноштампованным и имеет центральное сквозное отверстие. Стенка отверстия образована комбинацией цилиндрических поверхностей разного диаметра и сферических поверхностей. Стенка отверстия корпуса 1 может иметь канавку (не показано) под стопорное кольцо. На наружной поверхности корпуса 1 выполнена канавка для фиксации защитного чехла. Присоединительный элемент 2 корпуса 1 выполнен с наружной или внутренней резьбой.
Шаровой палец 3 выполнен металлическим со сферической головкой 4 и хвостовиком 5. Наружная поверхность хвостовика 5 образована комбинацией конических и цилиндрических поверхностей. Одна из цилиндрических поверхностей выполнена с наружной резьбой. Хвостовик 5 может иметь участок с лысками.
Между сферической головкой 4 шарового пальца 3 и корпусом 1 установлен вкладыш 6, который выполнен из антифрикционного износоустойчивого композиционного материала. Вкладыш 6 выполнен в виде втулки. Один край вкладыша 6 выполнен с вертикальными прорезями 9, в виде лепестков, что обеспечивает более плотное прилегание сферической головки 4 пальца 3. Наружная поверхность вкладыша 6 выполнена конгруэнтной поверхности стенки отверстия корпуса 1. Участок вкладыша 6 с вертикальными прорезями 9 имеет внутреннюю сферическую поверхность, охватывающую сферическую головку 4 пальца 3. Вкладыш 6 прижат упругим элементом 7 и крышкой 8.
Упругий элемент 7 выполнен в виде кольца из упругого полимерного материала и поджат крышкой 8. Упругий элемент 7 позволяет производить поджатие внутренней сферической поверхности вкладыша 6 к сферической головке 4 пальца 3 за счет изменения своей геометрии, чем достигается постоянная компенсация износа трущихся поверхностей, ликвидация зазоров в узле, одновременно образует плотное прилегание к посадочной поверхности в корпусе 1 и к крышке 8, тем самым герметизирует шарнирное соединение, что увеличивает износостойкость, обеспечивая высокие эксплуатационные характеристики.
Крышка 8 выполнена металлической плоской. Крышка 8 закреплена в корпусе 1 неразъемно, завальцовкой, или разъемно при помощи стопорного кольца, зафиксированного в канавке корпуса 1.
Со стороны хвостовика 5 шаровой шарнир закрыт защитным чехлом 10, который выполнен из упругого композиционного материала. Защитный чехол 10 герметично закреплен на корпусе 1 и хвостовике 5 пальца 3 уплотнительными кольцами 11. Защитный чехол 10 предназначен для предотвращения попадания влаги и грязи в шарнирное соединение.
Сборка шарового шарнира осуществляется следующим образом.
Шаровой палец 3 устанавливается сферической головкой 4 во вкладыш 6. Далее совместно с вкладышем 6 устанавливается в отверстие корпуса 1. Шаровой палец 3 со стороны вкладыша 6 поджимается упругим элементом 7 и крышкой 8. Крышка 8 закрепляется в корпусе 1 неразъемно при помощи завальцовки кромок корпуса 1 на крышку 8. Затем со стороны хвостовика 5 устанавливается защитный чехол 10 и фиксируется уплотнительными кольцами 11.
Металлические детали шарового шарнира транспортного средства выполнены с защитным покрытием от коррозии.
Использование вышеперечисленных признаков, обеспечивает постоянную компенсацию износа трущихся поверхностей, ликвидацию зазоров в узле, следовательно повышаются эксплуатационные характеристики узла. Таким образом, технический результат достигнут.
Заявляемый шаровой шарнир транспортного средства может быть изготовлен на стандартном оборудовании с использованием известных технологий и материалов.