Шаровой шарнир

 

(11) 580376

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

eol0a Советских

Социалистических

Республик

t

1 (j з

V

1 д Ю (61) Дополнительное к авт. овид-ву (22) Заявлено 29.01.76 (21) 2317965/27 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.11.77. Бюллетень ¹ 42 (45) Дата опубликования описания 02.11.77 (51) М. Кл.- "F IGC 11i06

Государственный комитет

CuseTa Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.888.2 (088.8) (72) Авторы изобретения А. Д. Дербаремдикер, Е. Н. Осинкин, Н. Е. Каледин и М. С. Альперович (71) Заявитель Московский трижды ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени автомобильный завод пм. И. Л. Лихачева (54) ШАРОВОЙ ШАРНИР

Изобретение относится к деталям машин и в частности к шаровым шарнирам, применяемым в транспортных средствах.

Известен шаровой шарнир, преимущественно для реактивной штанги балансирной подвески транспортных средств, с уплотнительным устройством, состоящим из базирующегося на конусной части шарового пальца торцевого уплотнения, поджатого с натягом к опорной чашке головки реактивной штанги и отделяющего рабочую пару трения от внешней срсды (1). Недостатками этих конструкций шарниров является ограниченный ресурс вследствие возможного нарушения герметичности, трудоемкость технического обслуживания из-за большого количества точек смазки и значительный расход дорогостоящей смазки.

Известен также шаровой шарнир с дополнительным уплотнительным элементом, обеспечивающим усиленную защиту от грязи и воды и содержащий установленный в закрытом крышкой корпусе с вкладышами консольный шаровой палец, на конусной части которого смонтирован с натягом торцевой уплотнитель (колпак), прилегающий своей уплотняющей поверхностью к закрепленной на корпусе шарнира опорной чашке, выполненной в виде нажимного кольца. На шейке пальца у торца корпуса с натягом установлен дополнительный уплотнитсльпый элемент — эластичный чехол, наружная кромка которого закреплена в корпусе шарнира и зажата нажимным кольцом.

Ограничение угла поворота пальца относительно корпуса обеспечивается коническими

5 поверхностями на стенке отверстия корпуса и на вкладыше (2). Недостатки этих шарниров — ограниченные повороты вокруг оси пальца и нарушение целостности закрепленной кромки дополнительного уплотнительного

10 элемента в процессе эксплуатации; возможныс повреждения дополнительного уплотнительного элемента коническими степками отверстия корпуса и повреждения на шейке шарнира.

15 Цель изобретения — повышение надежности и увеличение срока службы шарового шарнира.

Указанная цель достигается тем, что дополнительный уплотнитсльный элемент размещен

20 в отверстии корпуса с контактом по торцу вкладыша и выполнен в виде 5irlp5 I orr диафрагмы с S-образным радиальным сечением, упирающейся своей наружной кромкой в донную часть профилированной опорной чашки.

25 Вкладыш выполнен с выточкой и фаской на внутреннем диаметре, а элемент ограничения угла поворота пальца размегцен протиь торца шаровой части пальца и выполнен, например, в виде центрального выступа с плоским тор30 цом на крышке.

580376

Элемент ограниченйя угла поворота пальца может быть выполнен в виде закрепленного на крышке дистанцйонного стакана, установленного внутри него с упором в торце шаровой части пальца, упругого, преимущественно, резинового буфера, и размещенной между ними на дне стакана антифрикционной, например, пластмассовой шайбы.

На фиг. 1 изображен шаровой шарнир реактивной штанги балансирной подвески автомобиля; на фиг. 2 — вариант выполнения ограничителя качания шарнира в плоскости пальца.

Шаровой консольный конусный палец 1 с шейкой 2 и шаром 3 установлен в корпусе 4 шарнира с вкладышами 5 и,6. Вкладыши поджаты пружиной 7 и ограничены в перемещениях вдоль оси пальца крышкой 8 шарнира с выступом 9. В шарнир при сборке закладывается избыточное количество смазки. В отверстии корпуса 4 на шейке пальца 2 с натягом и контактом по торцу вкладыша 5, а также с возможностью свободных перемещений относительно уплотняемых поверхностей корпуса и вкладыша установлен дополнительный уплотнительный элемент, выполненный в виде упругой, преимущественно резиновой, диафрагмы с профилированным S-образным радиальным сечением. Диафрагма 10 накрыта с зазором профилированной опорной чашкой 11, закрепленной на корпусе 4, например, путем напрессовки и обжатия. Наружная кромка диафрагмы опирается в профилированную донную часть опорной чашки. При такой плавающей установке диафрагма ограничена в перемещениях вдоль оси пальца чашкой 11 и торцом вкладыша 5. При сборке диафрагма несколько повышает давление внутри шарнира и обеспечивает в ограниченных пределах (без потери герметичности) свободные повороты и качание шарнира на пальце за счет соответствующих деформаций S-образного радиального сечения и упругости материала. На конусной части пальца установлен торцовый уплотнитель 12, прилегающий своей уплотнительной поверхностью к опорной чашке 11, а сам консольный палец 1 смонтирован в корпусе рычага 13.

На внутреннем диаметре вкладыша 5 выполняются проточка 14 и фаска 15, обеспечивающие наиболее благоприятные условия работы диафрагмы и ее целостность при больших и предельных углах качания шарнира в плоскости оси пальца. Ограничение качания шарнира выполнено в виде упора по торцу шаровой части пальца со стороны крышки шарнира.

Для ограничения углов качания может служить, например, опорный выступ 9 крышки 8, устанавливаемой дистаьйфионно относительно торца шаровой части пальца (при сборке шарнира), или любой другой ограничительный упор в виде промежуточной детали типа буфера и т. п.

Наиболее эффективным с точки зрения надежности уплотнения ограничителем качаний

65 шарнира в плоскости пальца является комбинация упругого и жесткого элементов, работающих соответственно при малых и предельных углах качания шарнира. Это схематично показано на фиг. 2. Дистанционный стакан 16 центрируется в пружине 7 или приваривается к крышке точечной сваркой и служит обоймой для упругого преимущественно резинового буфера 17, взаимодействующего с торцом шарового пальца и промежуточной антифрикционной пластмассовой шайбой 18 на донышке дистанционного стакана. Шайба 18, изготовляемая, например, из полиамида, выполняет функции радиально-упорного подшипника при поворотах шарнира вокруг оси пальца и качаниях в плоскости оси пальца.

Работа шарового шарнира и взаимодействие уплотнительных и ограничительных элементов с окружающими деталями осуществляется следующим образом.

При поворотах шарнира вокруг оси пальца

1 диафрагма 10 упруго проскальзывает в местах контакта с шейкой 2 пальца 1, стенкой отверстия в корпусе 4 шарнира, торцом вкладыша 5 и донышком опорной чашки 11.

Конфигурация S-образного сечения диафрагмы 10 при этом остается практически неизменной. Таким образом, при поворотах шарнира вокруг оси пальца исключены значительные деформации диафрагмы 10 в средней части, а углы поворота шарнира практически не ограничены. Благодаря профилированному

S-образному радиальному сечению диафрагмы при поворотах шарнира вокруг пальца на тороидальных краях диафрагмы сохраняется высокая герметичность за счет натяга и большой длины контакта по шейке 2 пальца 1, а также за счет натяга и лабиринтного эффекта уплотнения по наружному краю диафрагмы.

При поворотах шарнира вокруг оси пальца ! основной уплотнительный элемент 12 неподвижно сидит на конусной части пальца и упруго проскальзывает по двум линиям контакта с опорной чашкой 11. Одна линия контакта образована по наружному краю торцевого уплотнителя 12, а другая — по профилированному выступу донышка опорной чашки 11

Этим обеспечивается надежная герметичность узла.

При качаниях шарнира относительно оси пальца, например, при перекосах мостов и поворотах вокруг оси реактивной штанги надежность герметичности узла снижается. Основной торцевой уплотнитель 12 местами теряет контакт по наружному краю с опорной чашкой 11. Тогда остается линия контакта по профилированному выступу донышка опорной чашки 11. Однако при предельных углах качания не исключено нарушение герметичности: и по второй линии контакта, что происходит при старении резины уплотнителя и при возникновении сквозных радиальных трещин по краям уплотнителя вследствие усталости материала). В этом случае герметичность обеспечивается дополнительным уплотнительным: элементом. При качаниях шарнира диафрагма 10 работает подобно сильфону, причем одновременно с одной стороны S-образное сечение сжимается, а с другой — растягивается (в радиальном направлении) . Существенным отличием формованной диафрагмы с S-образным радиальным сечением и плавающей установкой является увеличенная длина образующей, которая в 1,5 раза больше, чем у плоской диафрагмы при одинаковых внутренних и наружных диаметрах. Это обусловливает минимальные изменения натяга на шейке пальца и на стенках отверстия корпуса при качаниях шарнира. В то >ке время благодаря упругости диафрагмы 10 во внутренней полости шарнира удерживается консистентная смазка, например литол-24 или состав «158».

Вместе с тем предлагаемое выполнение диафрагмы 10 и ее размещение в отверстии корпуса шарнира обеспечивают сохранение габаритов и веса шарнира с повышением прочности консольного конца пальца.

Сохранение целостности диафрагмы 10 в эксплуатации при предельных углах качания шарнира достигается тем, что на вкладыше 5 выполнены выточка 14 и фаска 15, образующие с шейкой 2 пальца 1 полость, в которую входит внутренний край диафрагмы при полном сжатии S-образного сечения. Величина предельных углов качания шарнира ограничена упором в торец шаровой части пальца, а не в шейку пальца как у аналогичных конструкций шарниров.

Упором служит выступ 9 на крышке 8 или специальный дистанционный стакан 16.

В последнем случае углы качания шарнира не только ограничены, но и стабилизированы путем применения упругого буфера 17, что создает оптимальные условия работы узла уплотнения шарнира.

Таким образом, предлагаемый шаровой шарнир обеспечивает комплексное решение проблемы надежности и долговечности узла для любых условий эксплуатации транспортной техники, включая самые тяжелые.

3О

Формула изобретения

1. Шаровой шарнир, преимущественно для реактивной штанги балансирной подвески транспортного средства, содержащий установленный в закрытом крышкой корпусе с вкладышами консольный шаровой палец, на конусной части которого смонтирован с натягом торцевой уплотнитель, прилегающий своей уплотняющей поверхностью к закрепленной на корпусе шарнира опорной чашке; элемент ограничения угла поворота пальца относительно корпуса и установленный с натягом на шейке пальца дополнительный уплотнительный элемент, отделяющий внутреннюю полость шарнира от торцевого уплотнителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения срока службы, дополнительный уплотнительный элемент размещен в отверстии корпуса с контактом по торцу вкладыша и выполнен в виде упругой диафрагмы с S-образным радиальным сечением, упирающейся своей наружной кромкой в донную часть опорной чашки, вкладыш выполнен с выточкой и фаской на внутреннем диаметре, а элемент ограничения угла поворота пальца размещен против торца шаровой части пальца.

2. Шарнир по п. 1, отлич ающийся тем, что элемент ограничения угла поворота пальца выполнен в виде центрального выступа с плоским торцом на крышке.

3. Шарнир по п. 1, отлич а ющийся тем, что элемент ограничения угла его поворота выполнен в виде закрепленного на крышке дистанционного стакана, установленного внутри него с упором в торец шаровой части пальца, упругого преимущественно резинового буфера и размещенной между ними на дне стакана антифрикционной, например пластмассовой шайбы.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. «Автомобили 3 ИЛ-133Г1 и ЗИЛ-133Д1, техническое описание и инструкция по эксплуатации». «Машиностроение», 1973, с. 11.

2. Патент США ¹ 3227478, кл. 287 — 87, 1966.

580376

Фиг I

/в

Составитель Л. Малых

Тсхрсд Н. Рыбкина

Корректор 3. Тарасова

Редактор Э. Шибаева

Подписное

Типографии, пр, Сапунова, 2

Заказ 2528/10 Изд. № 903 Тираж 1154

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, 1 аушская наб., д. 4/5