Рулевой наконечник

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к рулевому управлению автомобилей и может быть использована в конструкции рулевых тяг рулевого привода. Предложенная конструкция рулевого наконечника содержит корпус наконечника с отверстием и присоединительным элементом; установленные в отверстии корпуса палец и компенсатор, закрепленный на поверхности пальца и на корпусе защитный чехол. Компенсатор состоит из корпуса компенсатора, опорного вкладыша и упругого элемента. При этом форма корпуса компенсатора позволяет выполнить компенсатор в виде отдельной сборочной единицы. Сферическая часть отверстия корпуса сопряжена с цилиндрическим или коническим переходным участком, высота которого превышает расстояние от внутренней торцевой поверхности корпуса компенсатора до торцевой поверхности опорного вкладыша. Сферическая часть и переходный участок отверстия корпуса; опорный вкладыш; а так же палец шаровой в области от торца или полюса шаровой головки до части или всей длины конического элемента стержня выполнены с повышенной твердостью поверхностного слоя по отношению к основной части деталей. Центр шаровой головки пальца может быть выполнен со смещением относительно оси стержня корпуса вдоль оси отверстия корпуса в направлении стержня пальца. Палец шаровой может иметь фланец, исключающий необходимость использования распорной втулки. Техническим результатом при использовании предложенного шарового шарнира является повышение эксплуатационных свойств, надежности и долговечности рулевого наконечника за счет ограничения смещения пальца шарового в осевом направлении отверстия корпуса шарнира и исключения или минимизации смещения шарового пальца в направлении, перпендикулярном оси отверстия, в корпусе при действии пиковых эксплуатационных нагрузок, за счет обеспечения необходимого запаса статической прочности, за счет выполнения контактирующих поверхностей с повышенной по отношению к остальным поверхностям твердостью, за счет снижения пиковых эксплуатационных нагрузок на менее прочный контактный элемент шарнира - подпружиненный опорный вкладыш; повышение технологичности конструкции за счет уменьшения количества применяемых при сборке деталей, упрощения и снижения длительности процесса сборки. Предлагаемая конструкция рулевого наконечника представляет собой достаточно технологичную и жесткую конструкцию с ограниченным ходом компенсации, исключающей проявление ударных нагрузок внутри шарнира. При этом, за счет поверхностного упрочнения, деформации и износ поверхностей деталей в зоне трения сведены к минимуму. Предлагаемая конструкция рулевого наконечника может быть изготовлена на стандартном оборудовании из известных материалов с использованием известных технологий. Данную конструкцию рулевого наконечника можно применять для шарниров любых тяг (средних, боковых, сошки, поперечных и т.д.) рулевого управлении автотранспортных средств различного назначения. Эксплуатация предложенного шарового шарнира является традиционной и не требует конструктивных изменений рулевого управления.

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к рулевому управлению автомобилей и может быть использована в конструкции рулевых тяг рулевого привода.

Известна конструкция рулевого наконечника, включающего: корпус с отверстием и цилиндрическим хвостовиком с наружной резьбой, при этом отверстие имеет сферическую поверхность, переходящую в цилиндрическую; установленную в сферическую часть отверстия корпуса стальной вкладыш, являющийся телом вращения с поперечным сечением в виде двух эквидистантных дуг, с внутренней поверхностью, контактирующей со сферической головкой пальца шарового, переходящей в стержень, состоящий из галтели, конической части и резьбового участка, при этом на галтель стержня установлена распорная втулка, препятствующая сползанию на галтель горловины защитного чехла, который одной стороной, горловиной, установлен на стержне пальца и закреплен уплотнительным кольцом, другой стороной, основанием, установлен и закреплен посредством обоймы чехла на цилиндрической поверхности корпуса; компенсатор, состоящий из корпуса компенсатора, выполненного в виде полого цилиндра с закрытым, с одной стороны, торцом, неразъемно соединенного с корпусом наконечника закаткой, расположенных внутри корпуса опорного вкладыша, контактирующего с шаровой головкой пальца, и пружины, опирающейся одним витком на стакан, другим - на стальной опорный вкладыш (Шасси автомобиля: Рулевое управление / Раймпель Й., пер. с нем. В.Н. Пальянова; под ред. А.А. Гальбрейха. - М.: Машиностроение, 1987. - 232 с: ил., с. 106, рис. 3.62).

Однако известная конструкция рулевого наконечника обладает рядом недостатков:

1. Повышенная трудоемкость сборки, нестабильность функциональных свойств и ресурса шарнира.

Количество разрозненных комплектующих рулевого наконечника (стальной вкладыш, корпус компенсатора, пружина, опорный вкладыш, распорная втулка) затрудняет процесс автоматизированной сборки, при этом необходимо учитывать последовательность укладки всех комплектующих в определенном порядке и применение устройства, позволяющего удерживать их внутри корпуса в процессе закатки корпуса, что приводит к повышенной длительности и трудоемкости процесса сборки, повышает вероятность потери части функциональности шарнира, или выхода из строя по причине преждевременного износа или разрушения комплектующих из-за неточности их расположения в шарнире.

2. Низкий ресурс работы шарнира из- за разрушения комплектующих вследствие повышенного осевого перемещения пальца шарнира при его эксплуатации.

В известной конструкции отсутствуют ограничения, препятствующие выходу за высоту стального вкладыша центра шаровой головки пальца при его осевом перемещении под действием эксплуатационных нагрузок вдоль отверстия корпуса в направлении от стержня пальца. При этом возможно радиальное смещение центра шаровой головки, с ударом сферы пальца о стенки корпуса, диаметр отверстия которого превышает внутреннее отверстие вкладыша. За счет периодических ударных нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации шарнира, возможно повреждение и последующее разрушению поверхностей стержня и сферической головки шарового пальца, кромок стального вкладыша, контактирующих с пальцем шаровым. При этом так же усиливается износ трущихся поверхностей шарнира.

3. Низкое сопротивление усилию выдавливания пальца шарового из корпуса.

Выдавливание пальца шарового из корпуса известной конструкции производят через корпус компенсатора. При этом форма наружной торцевой глухой поверхности корпуса компенсатора определяет форму бурта корпуса в области закатки, препятствующего выдавливанию компенсатора и пальца из корпуса. У известной конструкции форма бурта корпуса выполнена облегающей по конусу поверхность корпуса компенсатора. Коническая форма закатного бурта не обладает значительным сопротивлением осевым нагрузкам. В результате возможных отклонений и неточностей формы корпуса компенсатора объем металла препятствующий выдавливанию пальца из корпуса, может оказаться недостаточным для обеспечения необходимого запаса статической прочности, что отрицательно сказывается на надежности рулевого наконечника и рулевого привода в целом.

4. Наличие распорной втулки, обеспечивающей положение горловины защитного чехла в заданном месте, снижает прочностные показатели шарнира, так как для обеспечения заданного угла качания пальца шарового относительно корпуса шарнира необходимо учитывать толщину материала распорной втулки, путем увеличения диаметра отверстия корпуса и стального вкладыша со стороны выхода стержня пальца и (или) уменьшения диаметра шейки галтели пальца шарового.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности из известных решений является конструкция рулевого наконечника, включающего корпус наконечника с отверстием и присоединительным элементом в виде стержня с резьбой, или профилированного стержня под соединение обжимкой с сопрягаемой деталью, установленный в отверстии корпуса шаровой палец со сферической головкой и стержнем, содержащим галтель, коническую часть стержня и элемент крепления в виде резьбы, прижатый со стороны сферической головки штампованным подпружиненным прижимным вкладышем и крышкой (корпусом компенсатора), выполненной в форме колпачка, неразъемно соединенного закаткой с корпусом наконечника, при этом ось присоединительного элемента корпуса совпадает с центром сферической головки шарового пальца, а 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, при этом контактирующие поверхности сферической головки пальца и сферической части отверстия корпуса наконечника выполнены повышенной твердости, со стороны конического хвостовика шарового пальца шарнир закрыт защитным элементом в виде упора (распорной втулки) и чехла закрепленного на корпусе наконечника и на конической части шарового пальца. При этом форма шарового пальца определяется следующими соотношениями: отношение диаметра галтели к диаметру сферической головки шарового пальца - 0,57; отношение диаметра сферы пальца к расстоянию от центра сферы: до середины галтели - 3,1, до меньшего основания конической части - 0,67, до конца хвостовика - 0,46; отношение диаметра сферы пальца: к длине пальца - 0,38, к диаметру наконечника - 0,67, к высоте наконечника - 1,07 (см. патент RU 83557, МПК F16C 11/06, 2006 г.).

Однако известный шаровой шарнир обладает рядом недостатков, часть которых описана ранее:

- Повышенная трудоемкость сборки, нестабильность функциональных свойств и ресурса шарнира.

- Низкий ресурс работы шарнира из-за разрушения комплектующих вследствие повышенного осевого перемещения пальца шарнира при его эксплуатации. Повышенный износ и деформация галтели при трении и ударах об корпус рулевого наконечника.

- Низкое сопротивление усилию выдавливания пальца шарового из корпуса.

- Низкая износостойкость подпружиненного прижимного вкладыша об упрочненную сферу пальца шарового.

- Низкий ресурс работы штампованного подпружиненного прижимного вкладыша от воздействия пиковых осевых и радиальных эксплуатационных нагрузок со стороны упрочненной сферы пальца шарового. В известной конструкции совпадение оси присоединительного элемента корпуса и центра сферы шарового пальца предполагает относительно равное распределение контактных боковых и осевых нагрузок между сферической головкой пальца и ответными элементами шарнира, прижимным вкладышем и сферическим элементом корпуса шарнира. При этом конструкция прижимного вкладыша шарнира по прочностным показателям существенно уступает конструкции сферического элемента корпуса, что не может не отражаться на работоспособности прижимного вкладыша.

- Повышенный износ и деформация конической части стержня пальца шарового при передаче ударных нагрузок ответной детали на коническую часть пальца шарового при эксплуатации шарнира.

- Наличие в конструкции шарового шарнира распорной втулки или подобной детали, предназначенной для исключения смещения горловины защитного чехла в область галтели, подразумевает наличие дополнительной операции в процессе сборки, что приводит к увеличению длительности процесса и снижению производительности.

- Наличие распорной втулки, обеспечивающей положение горловины защитного чехла в заданном месте, снижает прочностные показатели шарнира, так как для обеспечения заданного угла качания пальца шарового относительно корпуса шарнира необходимо учитывать толщину материала распорной втулки, путем увеличения диаметра отверстия корпуса и стального вкладыша со стороны выхода стержня пальца и (или) уменьшения диаметра стержня и шейки галтели пальца шарового.

Задачей изобретения является создание рулевого наконечника, характеризующегося высокой прочностью и повышенной долговечностью при повышении эффективности производства за счет:

- повышения прочностных показателей основных комплектующих деталей, воспринимающих и передающих силовые нагрузки внутри шарнира,

- рационального перераспределения схем силового нагружения комплектующих деталей внутри шарнира при его эксплуатации путем изменения конструкции комплектующих деталей;

- использование операции предварительной сборки компенсационного элемента и уменьшения количества применяемых деталей при окончательной сборке шарнира, что обеспечивает повышение точности процесса сборки и соответственно шарнира.

Техническим результатом при использовании предложенного шарового шарнира является:

- повышение эксплуатационных свойств, надежности и долговечности за счет: ограничения смещения пальца шарового в осевом направлении отверстия корпуса шарнира и исключения или минимизации смещения шарового пальца в направлении, перпендикулярном оси отверстия, в корпусе при действии пиковых эксплуатационных нагрузок, за счет обеспечения необходимого запаса статической прочности, за счет выполнения контактирующих поверхностей с повышенной по отношению к остальным поверхностям твердостью, за счет снижения пиковых эксплуатационных нагрузок на менее прочный контактный элемент шарнира - подпружиненный опорный вкладыш;

- технологичности конструкции за счет уменьшения количества применяемых при сборке деталей, упрощения и снижения длительности процесса сборки.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложена конструкция рулевого наконечника, который содержит: корпус наконечника с отверстием и присоединительным элементом в виде стержня с резьбой, или профилированного стержня под соединение обжимкой с сопрягаемой деталью; установленный в отверстии корпуса палец, состоящий из шаровой головки и стержня, включающего галтель, коническую часть стержня и элемент крепления в виде резьбы; установленный в отверстие корпуса наконечника компенсатор, состоящий из корпуса компенсатора, выполненного в виде тела вращения с формой полого цилиндра с глухой торцевой частью, неразъемно соединенного с корпусом наконечника закаткой, расположенных внутри него опорного вкладыша, контактирующего с шаровой головкой пальца, и упругого элемента; защитный чехол, установленный на поверхности пальца и на корпусе; причем отверстие в корпусе наконечника выполнено ступенчатым таким образом, что часть отверстия, контактирующая с шаровой головкой пальца, выполнена сферической, а часть, контактирующая с корпусом компенсатора выполнена цилиндрической, при этом сферическая часть корпуса, контактирующая с шаровой головкой пальца, выполнена сопряженной по радиусу сферы D_сф/2 с цилиндрическим (или как вариант коническим) переходным участком k1, сопряженным со ступенчатым элементом отверстия корпуса lm и переходящем далее в отверстие корпуса большего диаметра D2, поверхность которого контактирует с наружной поверхностью корпуса компенсатора, а форма цилиндрического элемента корпуса компенсатора характеризуется местным уменьшением площади проходного сечения внутреннего отверстия до уровня меньше, чем площадь фигуры в поперечной плоскости, ограниченной наружным диаметром опорного вкладыша, при этом центр шаровой головки пальца выполнен со смещением относительно оси стержня присоединительного элемента корпуса вдоль оси отверстия корпуса в направлении стержня пальца, а высота h участка k1, сопряженного со сферической частью отверстия корпуса наконечника, превышает расстояние h1 от внутренней торцевой поверхности корпуса компенсатора до торцевой поверхности опорного вкладыша. Поверхности сферической части отверстия корпуса и сопряженного переходного участка отверстия корпуса k1, поверхность опорного вкладыш или его части, контактирующей с шаровой головкой пальца, выполнены с повышенной поверхностной твердостью по отношению к основной части деталей, а поверхностный слой металла шарового пальца от торца или полюса шаровой головки до части или всей длины конического элемента стержня, выполнен с повышенной твердостью по отношению к основному металлу пальца.

Центр шаровой головки пальца шарнира выполнен со смещением относительно оси стержня корпуса вдоль оси отверстия корпуса в направлении стержня пальца.

Как частный случай, ось стержня корпуса проходит через центр шаровой головки пальца шарнира.

Конфигурация наружной поверхности корпуса компенсатора в области закатки корпуса шарнира выполнена под углом 30-90° к оси корпуса компенсатора, соответственно область закатки сопряженной поверхности корпуса шарнира с корпусом компенсатора выполнена эквидистантно наружной поверхности корпуса компенсатора.

Как частный случай, стержень пальца шарового выполнен с фланцем в области перехода галтели к конической части стержня.

Среди признаков, характеризующих предложенный рулевой наконечник, существенными являются:

1. Сферическая часть корпуса, контактирующая с шаровой головкой пальца, выполнена сопряженной по радиусу сферы с цилиндрическим или коническим участком k1, переходящем через переходной элемент lm в отверстие корпуса большего диаметра, поверхность которого контактирует с наружной поверхностью корпуса компенсатора. Предложенная конструкция ступенчатого отверстия корпуса шарнира обеспечивает положение сферической головки пальца шарового внутри наиболее прочной части шарнира, в сферической части отверстия корпуса, позволяя при осевом и боковом нагружениях шарнира ограничивать перемещение головки пальца шарового в радиальном направлении, оставляя возможность перемещения головки пальца в осевом направлении в пределах высоты h участка отверстия k1, сопряженного со сферическим отверстием корпуса. Предлагаемая конструкция шарнира минимизирует возможные ударные нагрузки или энергию удара, приходящуюся на детали шарнира, контактируемые с шаровым пальцем.

2. Форма цилиндрического элемента корпуса компенсатора имеет участки с уменьшением площади проходного сечения внутреннего отверстия до уровня меньше, чем площадь фигуры в поперечной плоскости, ограниченной наружным диаметром опорного вкладыша. Предложенная конструкция компенсатора выполнена неразборной как цельная сборочная единица, т.к. описанная форма позволяет удерживать отжатый упругим элементом опорный вкладыш внутри корпуса компенсатора. Необходимая форма может быть получена различными известными способами: штамповкой, обкаткой, обжимкой по всей длине окружности, локальной обжимкой не менее двух точек по периметру цилиндрического участка корпуса компенсатора на операции предварительной сборки, значительно упрощая и снижая трудоемкость и длительность процесса заключительной сборки самого шарнира. Данное решение позволяет повысить технологичность конструкции, автоматизировать процесс сборки шарнира, повысить точность и правильность сборки и соответственно повысить надежность и эффективности работы шарнира.

3. Высота h переходного участка k1, сопряженного со сферической частью отверстия корпуса наконечника, превышает расстояние h1 от внутренней торцевой поверхности корпуса компенсатора до торцевой поверхности опорного вкладыша. При действии на шаровой палец и корпус внешних осевых и радиальных сил, превышающих силу сопротивления упругого элемента компенсатора, и, следовательно, смещении центра шаровой головки пальца вдоль оси отверстия корпуса в направлении от стержня пальца, реакции, действующие со стороны корпуса на шаровую головку при ее перемещении по длине внутри участка k1 при любом ходе опорного вкладыша, снижают до минимума смещение шаровой головки пальца в радиальном направлении, т.е. направлении перпендикулярном оси отверстия корпуса, исключая возможность удара сферы пальца о корпус наконечника. Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность рулевого наконечника за счет исключения радиальных ударов поверхностей пальца о корпус, являющихся основной причиной разрушения стержня, шаровой, головки пальцев и кромок внутренней сферической поверхностей части отверстия корпуса и, как следствие, интенсификации износа трущихся поверхностей шарнира и снижения усталостной прочности пальца.

4. Поверхностный слой металла шарового пальца от торца или полюса шаровой головки до части или всей длины конического элемента стержня, выполнены с повышенной твердостью. Данное техническое решение позволяет снизить износ и деформацию галтели и конической части стержня пальца при действии ударных нагрузок со стороны корпуса шарнира и ответной детали в процессе эксплуатации шарнира, а так же повысить сопротивление износу поверхности шаровой головки, за счет чего повышается долговечность рулевого наконечника.

5. Контактирующие поверхности шаровой головки пальца и сферической части отверстия корпуса наконечника; цилиндрический (или как вариант конический) участок отверстия корпуса наконечника, с которым сопряжена сферическая часть отверстия корпуса наконечника; опорный вкладыш или сферическая (как вариант коническая) поверхность опорного вкладыша, контактирующая с шаровой головкой пальца, выполнены с повышенной твердостью. Данное техническое решение позволяет повысить долговечность рулевого наконечника за счет повышения сопротивления износу трущихся поверхностей корпуса шарнира и опорного вкладыша.

6. Центр шаровой головки пальца выполнен со смещением относительно оси соединительного стержня корпуса вдоль оси отверстия корпуса в направлении стержня пальца на величину от нуля до t. Данная особенность конструкции в большинстве случаев позволяет удерживать шаровую головку в постоянном контакте со сферической частью отверстия корпуса наконечника даже при действии пиковых эксплуатационных нагрузок.

7. Конфигурация наружной поверхности корпуса компенсатора в области закатки корпуса шарнира выполнена под углом 30-90° к оси корпуса компенсатора, соответственно область закатки сопряженной поверхности корпуса шарнира с корпусом компенсатора выполнена эквидистантно наружной поверхности корпуса компенсатора. При этом установлено, что угол формирования контура закатного элемента корпуса шарнира в 30° наиболее прост и технологичен при сборке шарнира, обеспечивает хорошую герметичность закатки, при относительно средних значениях усилия выдавливания пальца шарового с компенсатором из корпуса рулевого наконечника. Формирование угла контура закатного элемента корпуса шарнира в 90° требует более сложного и точного инструмента, оснастки и оборудования при сборке шарнира, но обеспечивает достаточно высокие прочностные показатели по усилию выдавливания пальца шарового с компенсатором из корпуса рулевого наконечника.

8. Стержень пальца шарового выполнен с фланцем в области перехода галтели к конической части стержня. Исполнение фланца у пальца шарового позволяет исключить из конструкции шарнира распорную втулку, увеличив при этом прочность пальца шарового в области галтели и (или) усилие вырыва пальца из корпуса за счет уменьшение диаметра выходного отверстия корпуса со стороны пальца, при сохранении углов качания пальца шарового относительно корпуса.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, описывающими конкретный способ реализации заявляемой полезной модели на примере рулевого наконечника тяги рулевой трапеции автомобиля повышенной грузоподъемности, где на фиг. 1 показан общий вид рулевого наконечника; на фиг. 2 - выносной элемент А, обозначенный на фиг. 1; на фиг. 2а - выносной элемент Б, обозначенный на фиг. 2; на фиг. 3 - показан общий вид рулевого наконечника с пальцем стержень которого выполнен с фланцем (вариант исполнения); на фиг. 3а - выносной элемент B, обозначенный на фиг. 3.

В данном случае рулевой наконечник (фиг. 1) содержит корпус наконечника 1 с отверстием и присоединительным элементом 1.1 в виде стержня с резьбой, палец 2, расположенный в корпусе 1, состоящий из шаровой головки 2.1 диаметром D_сф и стержня, включающего галтель 2.2, коническую часть 2.3 стержня и элемент крепления 2.4, показанный как частный случай в виде резьбы, установленный в отверстие корпуса наконечника компенсатор 3, состоящий из корпуса компенсатора 3.1 (фиг. 1, фиг. 2), выполненного в виде тела вращения в форме полой чашки, неразъемно соединенного с корпусом наконечника 1 закаткой, расположенных внутри него опорного вкладыша 3.3 (фиг. 1, фиг. 2), контактирующего с шаровой головкой 2.1 пальца, и упругого элемента в виде пружины 3.2 (частный случай) (фиг. 1, фиг. 2). Шарнир закрыт защитным чехлом 4 (фиг. 1), установленным на поверхности пальца с помощью уплотнительного кольца 5 и на корпусе рулевого наконечника 1 посредством пружинного кольца 6 (показан как частный случай). На галтели 2.2 пальца 2 установлена распорная втулка 7 в случае, если на пальце в области перехода галтели к конической части стержня не предусмотрен фланец.

Отверстие в корпусе наконечника 1 (фиг. 1) выполнено ступенчатым таким образом, что часть отверстия, контактирующая с шаровой головкой 2.1 пальца, выполнена сферической, а часть, контактирующая с корпусом компенсатора 3.1, выполнена цилиндрической, при этом сферическая часть корпуса, контактирующая с шаровой головкой пальца, выполнена сопряженной по радиусу сферы с цилиндрическим переходным участком k1 высотой h (фиг. 2, фиг. 2а), сопряженного через ступенчатый элемент lm отверстия корпуса наконечника 1 с цилиндрическим отверстием корпуса наконечника 1 большего диаметра D2, контактирующую с наружной поверхностью корпуса компенсатора 3.1, причем высота h данного цилиндрического (или как вариант конического) переходного участка корпуса наконечника 1, сопряженного со сферической частью отверстия корпуса наконечника 1, выполнена с превышением расстояния h1 (фиг. 3а) от внутренней торцевой поверхности корпуса компенсатора 3.1 до торцевой поверхности опорного вкладыша 3.3. При этом параметр h1 так же ограничивает величину максимального осевого хода пальца шарового (фиг. 1, фиг. 3а) и опорного вкладыша 3.3 в рулевом наконечнике.

Форма цилиндрического элемента корпуса компенсатора 3.1 характеризуется местным уменьшением площади проходного сечения внутреннего отверстия до уровня меньше, чем площадь фигуры в поперечной плоскости, ограниченной наружным диаметром d2 (фиг. 2, фиг. 3а) опорного вкладыша 3.3.

Конфигурация, наружной поверхности корпуса компенсатора в области закатки корпуса шарнира выполнена под углом =90° к оси корпуса компенсатора (как частный случай фиг. 1), соответственно область закатки сопряженной поверхности корпуса шарнира с корпусом компенсатора выполнена эквидистантно наружной поверхности корпуса компенсатора.

Центр шаровой головки 2.1 пальца (как частный случай) выполнен со смещением относительно оси соединительного стержня 1.1 корпуса вдоль оси отверстия корпуса наконечника 1 в направлении стержня пальца на величину t=2 мм (фиг. 1).

Сферическая часть отверстия корпуса 1, контактирующая с шаровой головкой 2.1 пальца (фиг. 1), цилиндрический (частный случай) переходной участок k1 отверстия корпуса, сопряженный со сферической частью корпуса, опорный вкладыш 3.3 (фиг. 1 и фиг. 2а), или (частный случай) часть опорного вкладыша (фиг. 2), контактируемая со сферической головкой пальца шарового, а так же поверхностный слой металла шарового пальца 2 от торца шаровой головки до части конического стержня по длине L (фиг. 1) выполнены с повышенной твердостью (на фиг. 1, 2, 2а и 3а указанные зоны обозначены позицией «а») 5760 HRC. Повышенная твердость может быть достигнута любым известным способом.

На фиг. 2 и фиг. 2а приведены возможные варианты получения описанной формы цилиндрического элемента корпуса компенсатора 3.1, характеризующейся местным уменьшением площади проходного сечения внутреннего отверстия до уровня меньше, чем площадь фигуры в поперечной плоскости, ограниченной наружным диаметром d2 опорного вкладыша 3.3. В случае, например, штамповки или обкатки бурта «б» корпуса компенсатора 3.1 (фиг. 2, фиг. 3), проходное сечение корпуса компенсатора 3.1 изменяется от круга диаметром d до круга диаметром d1. Причем диаметр d1 меньше наружного диаметра d2 опорного вкладыша 3.3, за счет чего опорный вкладыш 3.3 удерживается в корпусе компенсатора 3.1. В случае локальной обжимки, например элемент «а» или «б» цилиндрического участка корпуса компенсатора 3.1 в не менее двух точках по периметру (фиг. 3, фиг. 3а), проходное сечение корпуса компенсатора 3.1 уменьшается от круга диаметром d до сечения произвольной формы, характеризующимся максимальным проходным диаметром d1, который меньше наружного диаметра d2. Поэтому в данном случае форма цилиндрического элемента корпуса компенсатора 3.1 так же позволяет удерживать опорный вкладыш 3.3 в корпусе компенсатора 3.1.

Форма шарового пальца рулевого наконечника в зависимости от марки и модели автомобиля определяется конструкцией и техническими требованиями к рулевому управлению. В нашем случае форма шарового пальца рулевого наконечника описывается следующими соотношениями: отношение диаметра галтели к диаметру сферической головки шарового пальца - 0,58-0,61; отношение диаметра сферы пальца к расстоянию от центра сферы: до середины галтели - 2,2-2,4, до меньшего основания конической части - 0,62-0,65, до конца хвостовика - 0,43-0,45; отношение диаметра сферы пальца: к длине пальца - 0,35-0,37, к диаметру наконечника - 0,58-0,66, к высоте наконечника - 0,9-1,05.

Как частный случай на фиг. 3 показан шарнир с шаровым пальцем, включающем сферическую головку 2.1 и стержневую часть, состоящую из галтели 2.2, конической части стержня 2.3 и элемента крепления 2.4, на стержне в области перехода галтели 2.2 к конической части стержня 2,3 выполнен фланец 2.5 (упрочненные поверхности пальца шарового, корпуса и опорного вкладыша не показаны). Наличие фланца на пальце шаровом в области перехода галтели к конической части стержня позволяет исключить применение в конструкции шарнира распорной втулки.

В шарнир рулевого наконечника и под защитный чехол заложена смазка, обеспечивающая заданную работоспособность и герметичность шарнира.

Рулевой наконечник не подлежит обслуживанию и ремонту.

Предлагаемая конструкция рулевого наконечника представляет собой достаточно технологичную и жесткую конструкцию с ограниченным ходом компенсации, исключающей проявление ударных нагрузок внутри шарнира. При этом, за счет поверхностного упрочнения, деформации и износ поверхностей деталей в зоне трения сведены к минимуму. Предлагаемая конструкция рулевого наконечника может быть изготовлена на стандартном оборудовании из известных материалов с использованием известных технологий.

Данную конструкцию рулевого наконечника можно применять для шарниров любых тяг (средних, боковых, сошки, поперечных и т.д.) рулевого управлении автотранспортных средств различного назначения. Эксплуатация предложенного шарового шарнира является традиционной и не требует конструктивных изменений рулевого управления.

1. Рулевой наконечник, содержащий корпус наконечника с отверстием и присоединительным элементом в виде стержня с резьбой, или профилированного стержня под соединение обжимкой с сопрягаемой деталью; установленный в отверстии корпуса палец, состоящий из шаровой головки и стержня, включающего галтель, коническую часть стержня и элемент крепления в виде резьбы; установленный в отверстие корпуса наконечника компенсатор, состоящий из корпуса компенсатора, выполненного в виде тела вращения с формой полого цилиндра с глухой торцевой частью, неразъемно соединенного с корпусом наконечника закаткой, расположенных внутри него опорного вкладыша, контактирующего с шаровой головкой пальца, и упругого элемента; защитный чехол, установленный на поверхности пальца и на корпусе; причем отверстие в корпусе наконечника выполнено ступенчатым таким образом, что часть отверстия, контактирующая с шаровой головкой пальца, выполнена сферической, а часть, контактирующая с корпусом компенсатора, выполнена цилиндрической, при этом контактирующие поверхности шаровой головки пальца и сферической части корпуса наконечника выполнены с повышенной твердостью, отличающийся тем, что сферическая часть ступенчатого отверстия корпуса, контактирующая с шаровой головкой пальца, выполнена сопряженной по радиусу сферы с цилиндрическим (как частный случай коническим) переходным участком, сопряженным со ступенчатым элементом отверстия корпуса и переходящим далее в цилиндрическую поверхность отверстия корпуса большего диаметра, контактирующую с наружной поверхностью корпуса компенсатора, при этом форма цилиндрического элемента корпуса компенсатора характеризуется местным уменьшением площади проходного сечения внутреннего отверстия до уровня меньше, чем площадь фигуры в поперечной плоскости, ограниченной наружным диаметром опорного вкладыша.

2. Рулевой наконечник по п.1, отличающийся тем, что центр шаровой головки пальца выполнен со смещением относительно оси стержня корпуса вдоль оси отверстия корпуса в направлении стержня пальца.

3. Рулевой наконечник по п.1, отличающийся тем, что высота цилиндрического (как частный случай конического) участка, сопряженного со сферической частью отверстия корпуса наконечника, больше минимального расстояния от наружной поверхности опорного вкладыша до поверхности корпуса компенсатора.

4. Рулевой наконечник по п.1, отличающийся тем, что поверхности сферической части отверстия корпуса и сопряженного цилиндрического (как вариант конического) участка отверстия корпуса выполнены с повышенной твердостью.

5. Рулевой наконечник по п.1, отличающийся тем, что поверхность опорного вкладыша или его части, контактирующей с шаровой головкой пальца, выполнена с повышенной твердостью.

6. Рулевой наконечник по п.1, отличающийся тем, что поверхностный слой металла шарового пальца от торца или полюса шаровой головки до части или всей длины конического элемента стержня выполнен с повышенной твердостью по отношению к твердости металла внутренней части шарового пальца.

7. Рулевой наконечник по п.1, отличающийся тем, что конфигурация наружной поверхности корпуса компенсатора в области закатки корпуса шарнира выполнена под углом 30-90° к оси корпуса компенсатора, соответственно область закатки сопряженной поверхности корпуса шарнира с корпусом компенсатора выполнена эквидистантно наружной поверхности корпуса компенсатора.

8. Рулевой наконечник по п.1, отличающийся тем, что стержень пальца шарового выполнен с фланцем в области перехода галтели к конической части стержня.