Палец шарнира

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована как и подвеске автомобиля, так и в рулевом механизме автомобиля. Поставленная задача, улучшение прочностных характеристик шарового пальца решается за счет тог, что палец шарнира, состоящий из сферической головки (1) и галтели (4), конического (2) и цилиндрического (3) участков хвостовика, палец выполнен из стали, полученной прямым восстановлением с содержанием углерода 0,36÷0,45%, кремния 0,10÷0,40%, марганца 0,5÷0,9%, хрома 0,7÷1,2%, при этом поверхность пальца упрочнена термоулучшением на заданную твердость (прочность) и упрочнением закалкой токами высокой частоты поверхности сферы, галтели и конического участка хвостовика. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована как в подвеске автомобиля, так и в рулевом механизме автомобиля.

Известно шаровое шарнирное соединение, содержащее корпус и установленный в нем через вкладыш шаровой палец, состоящий из сферической головки, коническо-цилиндрического хвостовика и резьбовой части. Шаровой палец имеет покрытие на основе никеля и бора, нанесенное на поверхность пальца электрохимическим осаждением (патент РФ на ПМ RU 159922, МПК⁷ F16C 1/06, 2000 г.).

В настоящее время именно в автомобилестроении наблюдается тенденция к постоянному увеличению усилий, приходящихся на подобные шарниры. Повышение нагрузок на шарниры предъявляет особые требования к ним. Наиболее ответственным в шаровых шарнирах является шаровой палец. К шаровому пальцу предъявляются высокие требования статической прочности и циклической долговечности, износостойкости.

При изготовлении шаровых пальцев используются цементуемые и термоулучшаемые стали, как, например, 12ХН3А с твердостью на шаровой головке 56÷62 HRC.

Шаровые пальцы, изготовленные из стали 12ХН3А с технологией термообработки цементацией статическую прочность и циклическую долговечность, в том числе при низких температурах.

Была поставлена задача, улучшить прочностные характеристики шарового пальца.

Поставленная задача решается тем, что в качестве материала для изготовления пальца шарнира, состоящего из сферической головки и хвостовика комбинированной формы, применяется сталь с содержанием углерода 0,36÷0,45%, кремния 0,10÷0,40%, марганца 0,5÷0,9%, хрома 0,7÷1,2% полученная прямым восстановлением из металлизированных окатышей, при этом часть поверхности пальца упрочнена.

Термоулучшение (закалка, отпуск) шарового пальца на заданную твердость, получение структуры однородного сорбита обеспечивает оптимальное сочетание прочности и вязкости.

Поверхностное упрочнение токами высокой частоты сферической головки, галтели и конусного участка хвостовика обеспечивает дополнительное повышение статической прочности и циклической долговечности.

Технический результат, а именно создание надежного, долговечного шарового пальца достигается за счет использования в его конструкции высококачественной стали прямого восстановления с заданным содержанием легирующих элементов и термической обработкой поверхности пальца.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, технических решений, включающих в себя существенные признаки, используемые в заявляемом техническом решении не выявлено. И заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна».

Полезная модель поясняется чертежом.

Палец шарнира состоит из сферической головки 1 и хвостовика, имеющего комбинированную форму. Хвостовик состоит из конического участка 2 и цилиндрического резьбового участка 3. Сферическая головка 1 и конический участок 2 хвостовика, объединены галтелью 4.

Палец шарнира изготовлен из стали ТУ 14-1-5414-2001 40Х ПВ, полученной прямым восстановлением с содержанием углерода 0,36÷0,44%, кремния 0,17÷0,37%, марганца 0,5÷0,8%, хрома 0,8÷1,10%.

Счаль, полученная прямым восстановлением обладает повышенной вязкостью, особенно при низких температурах, особой чистотой металла по содержанию вредных примесей - серы, фосфора, и газам - азота, кислорода, и остаточных элементов, кроме того она обладает высокой пластичностью при горячей деформации (на 10-20% выше по сравнению со сталью, полученной другим методом) и высокой технологичностью при термообработке, достигаемой за счет суженных пределов химического состава и прокаливаемости. Марка стали может быть и иной, но содержание легирующих элементов должно соответствовать указанным пределам.

Существенные преимущества - использование данной стали позволяет получить высокие результаты и значительно улучшить прочностные и вязкие характеристики, в том числе при отрицательных температурах.

Технологически палец может быть изготовлен несколькими способами формообразования. Одним из способов изготовления пальца является поперечно-клиновая прокатка. Использование указанной марки стали позволяет получать изделия этим способом высокого качества, т.к. материал обладает высокой пластичностью при горячем деформировании.

К шаровому пальцу предъявляются высокие требования по нагрузкам, соответствующим пределу текучести и прочности, в том числе при низких температурах (хладостойкость) и отсутствие хрупкого разрушения.

Повышение прочностных характеристик шарового пальца достигается термоулучшением с закалкой на полимерную закалочную жидкость и отпуском на заданную твердость (прочность).

Для повышения циклической долговечности поверхность сферы, галтели и конического участка хвостовика подвергается упрочняющей термической обработке - закалке токами высокой частоты.

Стендовые испытания пальца шарнира показали, что при использовании всех отличительных признаков достигнуто увеличение нагрузки по пределу текучести при статических испытаниях в 1,4 раза, по пределу прочности в 1,4 раза при температуре +20°С и -60°С в сравнении шаровыми пальцами, изготовленными из ст. 12ХН3А. Технический результат достигнут, создана конструкция пальца шарнира, обладающая повышенной долговечностью и надежностью.

Палец шарнира может быть изготовлен в условиях мелкосерийного, серийного и крупносерийного производства с использованием известного оборудования, оснастки, материалов и технологии.

1. Палец шарнира, состоящий из сферической головки и хвостовика комбинированной формы, отличающийся тем, что палец выполнен из стали, полученной прямым восстановлением, с содержанием углерода 0,36÷0,45%, кремния 0,10÷0,40%, марганца 0,5÷0,9%, хрома 0,7÷1,2%, при этом часть поверхности пальца дополнительно упрочнена.

2. Палец по п.1, отличающийся тем, что сферическая головка и хвостовик объединены галтелью.

3. Палец по п.1, отличающийся тем, что хвостовик состоит из конического и цилиндрического участков.

4. Палец по пп.1-3, отличающийся тем, что упрочнение поверхности пальца производится термоулучшением на заданную твердость (прочность) и упрочнением закалкой токами высокой частоты поверхности сферы, галтели и конического участка хвостовика.