Сферический шарнир

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и касается сферического шарнира передней подвески транспортных средств. Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных возможностей сферического шарнира. Технический результат: повышение надежности и долговечности сферического шарнира. Поставленная задача решена тем, что сферический шарнир содержит корпус со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой, установленной в корпусе, вкладыш, обойму, выполняющую роль фиксирующего элемента, которая завальцована в корпус при сборке шарнира, причем вкладыш выполнен цельным из пластика с углублением в торце, образованным торцевыми лепестками, усиленными ребрами жесткости и внутренней поверхностью торцевой части вкладыша, при этом при сборке сферического шарнира, после установки опорной шайбы в торце образуется полость для смазки, на вкладыше выполнено до восьми лепестков имеющих постоянную толщину в верхней и нижней части сечения, лепестки имеют фаски или скругления по всему внутреннему периметру края, на вкладыше выполнены меридиальные канавки образованные зазорами и фасками между смежными лепестками, внутренняя сферическая поверхность вкладыша образована двумя сопрягаемыми диаметрами с единым центром без смещений, большая часть внутренней поверхности вкладыша совпадает с внешней сферической поверхностью головки шарового пальца. Палец с шаровой головкой имеет возможность качения и вращения с моментом от 0,5 до 5,0 Н.м Металлический корпус и палец выполнен методом пластической деформации. На обработанный корпус нанесено антикоррозийное покрытие. Обойма выполнена плоской или сферической толщиной от 2 до 5 мм. Шаровой шарнир герметизирован защитным чехлом, боковая поверхность которого выполнена в виде гофры с выступами до четырех штук, а внутренней поверхности отверстия защитного чехла сопрягаемого с пальцем выполнено не менее трех выступов и углублений. В торце верхней части защитного чехла установлено стальное кольцо тарельчатой формы. Крепление защитного чехла к корпусу реализовано за счет канавки выполненной в наружной поверхности корпуса и обжатия пружинным кольцом. Финишная операция обработки шарового пальца выполнена методом обкатки сферы и галтели. Применение полезной модели позволит улучшить эксплуатационные свойства шарнира путем поддержания гарантированной плотности посадки шаровой головки пальца и обеспечении непрерывной подачи смазки из масляной полости на шаровую головку пальца в процессе работы, кроме того, увеличит максимальное удержание шаровой головки в корпусе.

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и касается сферического шарнира передней подвески транспортных средств.

Известен сферический шарнир, содержащий корпус с кольцевой ступенькой на внутренней боковой поверхности, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, первый эластичный вкладыш, выполненный с наружным фланцем и с кольцевой ступенькой на его внутренней поверхности, второй эластичный вкладыш, выполненный полусферической формы, ответной шаровой головке с канавками на его наружной поверхности, выполненными концентрично в плоскостях, расположенных перпендикулярно оси пальца, и фиксирующий элемент в виде гайки, установленный в корпусе со стороны, противоположной пальцу (см. патент РФ 2029895 кл. F16С 11/06, 27.02.95).

Наиболее близким техническим решением по существу является сферический шарнир который содержит корпус со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, и два вкладыша. Первый вкладыш стороны, противоположной пальцу. Второй вкладыш имеет сплошную наружную поверхность расположен со стороны пальца, а второй вкладыш полусферической формы расположен со и выполнен с толщиной, превышающей 1/3 радиуса сферы пальца, и снабжен обоймой, установленной в кольцевой выточке корпуса с зазором «h» и выполняющей роль фиксирующего элемента (см. патент РФ 2362920 кл. MПK F16C 11/06, 27.07.2009)

Недостатками известных решений является сложная технология изготовления всего шарнира, выполнение вкладыша состоящим из двух частей, что не обеспечивает достаточно плотное облегание шаровой головки, а это приводит к разрушению сферического шарнира.

Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных возможностей сферического шарнира.

Технический результат: повышение надежности и долговечности сферического шарнира

Поставленная задача решена тем, что сферический шарнир содержит корпус со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой, установленной в корпусе, вкладыш, обойму, выполняющую роль фиксирующего элемента, которая завальцована в корпус при сборке шарнира, защитный чехол, причем вкладыш выполнен цельным из пластика с углублением в торце, образованным торцевыми лепестками, усиленными ребрами жесткости и внутренней поверхностью торцевой части вкладыша, при этом при сборке сферического шарнира, после установки опорной шайбы в торце образуется полость для смазки, на вкладыше выполнено до восьми лепестков имеющих постоянную толщину в верхней и нижней части сечения, лепестки имеют фаски или округления по всему внутреннему периметру края, на вкладыше выполнены меридиальные канавки образованные зазорами и фасками между смежными лепестками, внутренняя сферическая поверхность вкладыша образована двумя сопрягаемыми диаметрами с единым центром без смещений, большая часть внутренней поверхности вкладыша совпадает с внешней сферической поверхностью головки шарового пальца.

Палец с шаровой головкой имеет возможность качения и вращения с моментом от 0,5 до 5,0 Н.м

Металлический корпус и палец выполнен методом пластической деформации.

На обработанный корпус нанесено антикоррозийное покрытие.

Обойма выполнена плоской или сферической толщиной от 2 до 5 мм.

Боковая поверхность защитного чехла выполнена в виде гофры с выступами до четырех штук.

На внутренней поверхности отверстия защитного чехла сопрягаемого с пальцем выполнено не менее трех выступов и углублений.

В торце верхней части защитного чехла установлено стальное кольцо тарельчатой формы.

Крепление защитного чехла к корпусу реализовано за счет канавки выполненной в наружной поверхности корпуса и обжатия пружинным кольцом.

Финишная операция обработки шарового пальца выполнена методом обкатки сферы и галтели.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид сферического шарнира в продольном разрезе, на фиг.2 - вкладыш и на фиг.3 - защитный чехол сферического шарнира.

Сферический шарнир содержит корпус 1 со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой 2, установленной в корпусе, вкладыш 3, обойму 4, выполняющую роль фиксирующего элемента, который завальцован в корпус при сборке шарнира, защитный чехол 5, причем вкладыш выполнен цельным из пластика с полостью в торце закрытой опорной шайбой, при этом полость в торце вкладыша образована ребрами жесткости 6, торцевыми лепестками 7 и внутренней поверхностью вкладыша 3, на вкладыше выполнено до восьми лепестков с фаской или скруглением по всему внутреннему периметру края лепестка и меридиальные канавки 8 образованные зазорами и фасками между смежными лепестками, внутренняя сферическая поверхность вкладыша выполнена такого же радиуса, как и внешняя сферическая поверхность шаровой головки пальца, при этом на внутренней поверхности отверстия защитного чехла сопрягаемого с пальцем выполнено не менее трех выступов 9 и углублений 10, а в торце верхней части защитного чехла установлено стальное кольцо тарельчатой формы 11. Палец с шаровой головкой выполнен с возможностью качения а и вращения (3 с моментом от 0,5 до 5,0 Н.м. Металлический корпус выполнен методом пластической деформации. На обработанный корпус нанесено антикоррозийное покрытие. Обойма выполнена плоской или сферической толщиной от 2 до 5 мм. Боковая поверхность защитного чехла выполнена в виде гофры с выступами до четырех штук. Крепление защитного чехла к корпусу реализовано за счет канавки выполненной в наружной поверхности корпуса и обжатое пружинным кольцом 12.

Цельный пластиковый вкладыш дает возможность большей поверхности контактировать с поверхностью сферы пальца, для обеспечения равномерного износа.

Полость в торце вкладыша образованная ребрами жесткости 6, торцевыми лепестками 7, внутренней поверхностью вкладыша в зоне торца и отверстием, предназначена для хранения резерва смазки и обеспечения ее поступления на трущиеся части в течение всего срока эксплуатации узла. При осевой нагрузке, сфера пальца давит на лепестки в торцевой части, за счет чего происходит выдавливание смазки в зону трения через меридиальные канавки.

Торцевые лепестки снабжены конструктивным элементом «ребра жесткости» соединяющие лепестки с боковой стенкой вкладыша, что придает повышенную упругость торцевым лепесткам, позволяя компенсировать осевой зазор, образующийся в процессе эксплуатации и перераспределяют осевую нагрузку в радиальную.

На вкладыше выполнено до 8 лепестков с фаской или скруглением по всему внутреннему периметру края лепестка, что улучшает смазывание сферы пальца с вкладышем и как следствие, увеличивает надежность и долговечность изделия.

Меридиальные канавки образованны зазорами и фасками между смежными лепестками, служат для равномерной подачи смазки из полости на сферическую головку пальца, а также дополнительным местом хранения смазки.

Радиус внутренней сферы вкладыша в собранном состоянии повторяет сферическую головку пальца, что дает минимальное значение осевого и радиального зазора.

Металлический корпус, заготовка которого получена методом пластической деформации. Это позволяет достичь высокой точности размеров, качества поверхности, сравнительной простоты автоматизации процессов, возможность получить детали минимальной массы заданной прочности, а применение дополнительно термостабилизации позволяет снять внутренние напряжения, образовавшиеся в результате деформации материала. На обработанный корпус шаровой опоры с целью обеспечения коррозионной стойкости узла наносится защитное покрытие в двух вариантах:

1. Электрохимическим способом, для повышения коррозионной стойкости цинковое покрытие хроматируют и фосфатируют;

2. Электростатическое напыление порошковой краски с последующим нагревом слоя порошковой краски до состояния его оплавления с образованием монолитного слоя в процессе охлаждения.

Присоединение защитного чехла к корпусу реализовано за счет канавки выполненной в наружной поверхности корпуса и обжатия кольцом имеющим пружинные свойства, совокупность применения канавки и пружинного кольца обеспечивает герметичность конструкции и достаточное усилие фиксации чехла к корпусу, предотвращая его сползание при работе шарнира.

Притупление острых кромок канавки и корпуса позволяет избежать порыва резинового чехла, что уменьшает вероятность раннего выхода изделия из строя.

Металлический палец, заготовка которого получена методом пластической деформации с последующим термоулучшением для получения заданной твердости, позволяет повысить прочностные характеристики пальца.

Финишная операция обработки шарового пальца выполнена методом обкатки сферы и галтели. В результате чего дополнительно обеспечивается упрочнение поверхностного слоя пальца, что повышает износостойкость, повышается чистота поверхности, что снижает коэффициент трения в паре трения и за счет этого увеличивается срок службу изделия. Финишная операция позволяет получить сферичность шарового пальца не более 0,04 мм, это дает равномерность износа по всей поверхности пары вкладыш палец и увеличивает срок эксплуатации.

Материал защитного чехла резина с повышенными требованиями к стойкости агрессивных сред (масла, антифризы, солевые растворы и т.д.), а также с повышенной стойкостью к старению (ссыхание, растрескивание и т.д.)

На внутренней поверхности отверстия сопрягаемой с шаровым пальцем имеются выступы не менее трех и углубления (манжета), что исключает попадание из наружной среды пыли, грязи, влаги и других посторонних частиц и исключает возможность выхода заложенной при сборке смазки из полости чехла.

Пространство (полость) С, образованная буртиком Д, конструктивно выполненным на торце чехла по наружному периметру и с сопрягаемой ответной деталью, дает дополнительную защиту от попадания из наружной среды пыли, грязи, влаги и других посторонних частиц.

В торце чехла заложено стальное кольцо тарельчатой формы, которое позволяет придать повышенную жесткость торцевой поверхности чехла, обеспечить постоянство формы отверстия и усиливает прилегание чехла к пальцу, и к ответной детали.

Боковая поверхность чехла выполнена в виде «гофры» (волны) с выступами до 4 штук, что позволяет компенсировать сжатие, растяжение при крайних положениях качания пальца.

Нижняя часть чехла служит для установки в канавку корпуса с последующей фиксацией пружинным кольцом.

Применение заявляемой полезной модели позволит улучшить эксплуатационные свойства шарнира путем поддержания гарантированной плотности посадки шаровой головки пальца и обеспечении непрерывной подачи смазки из масляной полости на шаровую головку пальца в процессе работы, кроме того, увеличит максимальное удержание шаровой головки в корпусе.

1. Сферический шарнир, содержащий корпус со сферической внутренней поверхностью, палец с шаровой головкой, установленной в корпусе, вкладыш, обойму, выполняющую роль фиксирующего элемента, которая завальцована в корпус при сборке шарнира, защитный чехол, отличающийся тем, что вкладыш выполнен цельным из пластика с углублением в торце, образованным торцевыми лепестками, усиленными ребрами жесткости и внутренней поверхностью торцевой части вкладыша, при этом при сборке сферического шарнира, после установки опорной шайбы в торце образуется полость для смазки, на вкладыше выполнено до восьми лепестков, имеющих постоянную толщину в верхней и нижней части сечения, лепестки имеют фаски или скругления по всему внутреннему периметру края, на вкладыше выполнены меридиальные канавки, образованные зазорами и фасками между смежными лепестками, внутренняя сферическая поверхность вкладыша образована двумя сопрягаемыми диаметрами с единым центром без смещений, большая часть внутренней поверхности вкладыша совпадает с внешней сферической поверхностью головки шарового пальца.

2. Сферический шарнир по п.1, отличающийся тем, что палец с шаровой головкой имеет возможность качения и вращения с моментом от 0,5 до 5,0 Н·м.

3. Сферический шарнир по п.1, отличающийся тем, что металлический корпус и палец выполнен методом пластической деформации.

4. Сферический шарнир по п.1, отличающийся тем, что на обработанный корпус нанесено антикоррозийное покрытие.

5. Сферический шарнир по п.1, отличающийся тем, что обойма выполнена плоской или сферической толщиной от 2 до 5 мм.

6. Сферический шарнир по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность защитного чехла выполнена в виде гофры с выступами до четырех штук.

7. Сферический шарнир по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности отверстия защитного чехла сопрягаемого с пальцем выполнено не менее трех выступов и углублений.

8. Сферический шарнир по п.1, отличающийся тем, что в торце верхней части защитного чехла установлено стальное кольцо тарельчатой формы.

9. Сферический шарнир по п.1, отличающийся тем, что крепление защитного чехла к корпусу реализовано за счет канавки, выполненной в наружной поверхности корпуса, и обжатия пружинным кольцом.

10. Сферический шарнир по п.1, отличающийся тем, что финишная операция обработки шарового пальца выполнена методом обкатки сферы и галтели.