сферический шарнир

Формула изобретения

Сферический шарнир, содержащий корпус, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, цельный вкладыш, усеченный с одного торца и плотно обхватывающий головку шарового пальца, фиксирующий элемент, отличающийся тем, что сферическая поверхность вкладыша со стороны отверстия большего диаметра имеет плавное утонение в радиальном сечении от центра в сторону шарового пальца, при этом внутренняя поверхность вкладыша выполнена ступенчатой при переходе цилиндрической поверхности в сферическую для удержания смазки между головкой шарового пальца и внутренней поверхностью вкладыша, а центр внутренней сферической поверхности корпуса смещен относительно центра шаровой головки в сторону фиксирующего элемента, при этом радиус сферы корпуса определяется из выражения

R = (m₂/2R₁ + m) + R₁,

где R₁ - радиус сферы шаровой головки;

m - толщина стенки вкладыша в радиальном сечении по оси О, при этом m 0.

Описание изобретения к патенту

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

Известен шаровой шарнир с расположенными между головкой шарового пальца и корпусом вкладышами из эластичных материалов (см. патент РФ 2029895, кл. F 16 C 11/06).

Однако известный шарнир имеет следующие недостатки:

- сложная технология изготовления всего шарнира;

- сферическая часть первого вкладыша недостаточно плотно облегает сферическую часть шаровой головки;

- сложная сборка конструкции, т.к. в процессе сборки возникают трудности установки фиксирующего элемента.

Наиболее близким решением по существу является сферический шарнир, содержащий корпус, имеющий цилиндрическую внутреннюю поверхность и примыкающую к ней сферическую поверхность, соответствующую сфере головки шарового пальца, где со стороны цилиндрической поверхности имеется отверстие большего диаметра, а со стороны сферической поверхности - отверстие меньшего диаметра. Отверстие большего диаметра корпуса имеет расширение для установки фиксирующего элемента для последующей ее фиксации в корпусе. Цельный вкладыш из эластичного материала установлен между внутренней поверхностью корпуса и фиксирующим элементом на головке шарового пальца так, что он охватывает ее (см. патент ФРГ 2451084, кл. F 16 C 11/06).

Однако известное решение имеет ряд недостатков: сложная установка вкладыша в корпус, возможно разрушение вкладыша в процессе его установки в корпус; отсутствуют канавки для подачи смазки к сфере шаровой головки, а при установке его до охвата им шаровой головки возможно заклинивание шарового пальца ввиду образования складок на поверхности вкладыша.

Задача изобретения - улучшение эксплуатационных возможностей путем автоматического поддержания гарантированной плотности посадки шаровой головки и повышения надежности шарнира.

Поставленная задача решена тем, что сферическая поверхность вкладыша со стороны отверстия большего диаметра имеет плавное утонение в радиальном сечении от центра в сторону шарового пальца, при этом внутренняя поверхность вкладыша выполнена ступенчатой при переходе цилиндрической поверхности в сферическую для удержания смазки между головкой шарового пальца и внутренней поверхностью вкладыша, а центр сферической поверхности корпуса смещен относительно центра шаровой головки в сторону фиксирующего элемента, при этом радиус сферы корпуса определяют из выражения:

R = m²/2R₁ + m) + R₁,

где R₁ - радиус сферы шаровой головки,

m - толщина стенки вкладыша в радиальном сечении по оси O, при этом m0.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид сферического шарнира; на фиг. 2 - вкладыш; на фиг. 3 - корпус.

Шарнир содержит корпус 1, шаровой палец 2 с шаровой головкой 3, вкладыш 4 и фиксирующий элемент 5. Шаровой палец 2 устанавливают во вкладыш 4, который выполнен цельным и имеет внутренние сферические поверхности 6 и 7, отверстия большего диаметра D и меньшего диаметра d, внутреннюю цилиндрическую поверхность 8, которая ступенчато переходит в сферическую поверхность 7. Наружная поверхность 9 вкладыша 4 выполнена сферической со стороны отверстия большего диаметра D, плавно переходящая в коническую поверхность 10, начиная от оси O. Со стороны отверстия меньшего диаметра наружная поверхность выполнена сферической и имеет концентричные канавки 11. Эта поверхность ступенчато переходит в коническую поверхность 10. Внутренняя сферическая 6 и наружная сферическая 9 поверхности вкладыша 4 в радиальном сечении имеют плавное утонение в сторону отверстия большего диаметра D. На внутренней сферической поверхности 7 вкладыша со стороны меньшего диаметра выполнены меридиональные пазы 12, плавно переходящие в прорези 13.

Корпус 1 имеет отверстие большего диаметра D₁ и отверстие меньшего d₁. На внутренней поверхности выполнен сферический участок 14 со стороны отверстия меньшего диаметра d₁, где центр смещен в сторону отверстия большего диаметра D₁ относительно центра сферы шаровой головки O₁. Сферический участок 14 от оси O, который совпадает с осью O шаровой головки 3, плавно переходит в коническую поверхность 15. Корпус выполнен с кольцевой полостью 16, в которую устанавливают фиксирующий элемент 5 и завальцовывают так, чтобы усилие, действующее на цельный вкладыш, обеспечивало плотность посадки головки.

При сборке шарнира во внутреннюю часть корпуса 1 последовательно устанавливают вкладыш 4 с шаровым пальцем 2, предварительно налив во внутреннюю полость вкладыша смазку, в кольцевую полость 17 корпуса 1 устанавливают фиксирующий элемент 5 и всю конструкцию завальцовывают. Сборку оканчивают, устанавливая заполненной смазкой чехол со стороны пальца (не показано).

Предлагаемый сферический шарнир работает следующим образом. Во время работы шаровой палец 2 сферического шарнира, установленный в подвеске транспортного средства, испытывает на себе действие знакопеременных динамических нагрузок, которые передаются головкой 2 на вкладыш 4, оказывая на них радиальные и продольные воздействия. Эти нагрузки стремятся нарушить плотность посадки шаровой головки в шарнире и воспринимаются участками взаимных сопряжений вкладыша 4 и корпуса 1, ребра канавок 11 вкладыша 4 и фиксирующего элемента 5.

При этом смазка на шаровой головке в виде пленочного слоя распределяется из внутренней полости вкладыша через меридиональные пазы 13 и прорези 14 к головке. Ребра канавок 14 и прорези 14 вкладыша 4 работают с постоянным обхватом шаровой головки 3.

Таким образом смазка осуществляется в автоматическом режиме.

Использование данного сферического шарнира позволит улучшить эксплуатационные возможности путем автоматического поддержания гарантированной плотности посадки шаровой головки пальца при обеспечении автоматической подачи смазки из масляной полости на шаровую головку пальца в процессе работы, кроме того, увеличит максимальное удержание шаровой головки в корпусе.