Шаровой шарнир

1 1 580376 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ йвюа Советских Социалистических Республик(45) Дата опубл ное к ав овид-ву.01,76 (21) Л"е -тием заявк Государственный комитет Совета Министров СССР 53) УДК 621,888.2(088.8) оллетень ЛЪ 4 5.11.77. ив делам изосрете аткрыти сания 02.11.77 сования о, Н. Е. Кал а, ордена О Красногодпм. И,Л,Л мдикер, Е. Н трижды ордеи ордена Т автомобиль дин и М. С. Альперович тябрьской Революции намени ихачевасин а Лени рудовог алый заво(72) Авторыизобретения А, Д. Дерба (71) Заявитель Московский Изобретение относится к деталям машин и в частности к шаровым шарнирам, применяемым в транспортных средствах.Известен шаровой шарнир, преимущественно для реактивной штанги балансирной под вески транспортных средств, с уплотнительным устройством, состоящим из базирующегося на конусной части шарового пальца торцевого уплотнения, поджатого с натягом к опорной чашкс головки реактивной штанги и отде ляющего рабочую пару трения от внешней среды 1, Недостатками этих конструкций шарниров является ограниченный ресурс вследствие возможного нарушения герметичности, трудоемкость технического обслужива ния 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 во ды 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 25 поверхностью к закрепленной на корпусе шарнира опорной чашке, выполненной в виде нажимного кольца. На шейке пальца у торца корпуса с натягом установлен дополнительный уплотнительпый элемент - эластичный чехол, 30 наружная кромка которого закреплена в корпусе шарнира и зажата нажимным кольцом. Ограничение угла поворота пальца относительно корпуса обеспечивается коническими поверхностями на стенке отверстия корпуса и на вкладыше 2, Недостатки этих шарниров - ограниченные повороты вокруг оси пальца и нарушение целостности закрепленной кромки дополнительного уплотнптельного элемента в процессе эксплуатации; возможныс повреждения дополнительного уплотнительного элемента коническими степками отверстия корпуса и повреждения на шейке шарнира. Цель изобретения - повышение надежности и увеличение срока службы шарового шарнира.Указанная цель достигается тем, что дополнительный уплотнительный элемент размещен в отверстии корпуса с контактом по торцу вкладыша и выполнен в виде упругой диафрагмы с Я-образным радиальным сечением, упирающейся своей наружной кромкой в донную часть профилированной опорной чашки. 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 торцом на крышке.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 Ь-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 8-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 крышкишарнира.Для ограничения углов качания может служить, например, опорный выступ 9 крышки 8, устанавливаемой дистаьй 4 ионно 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 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 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 Я-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 Я-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 1 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 Ь-образное сечение сжимается, а с другой - растягивается (в радиальном направлении). Существенным отличием формованной диафрагмы с 5-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 литолили 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 Я-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. 5 1 О 15 20 25 зо 35 4 О 45 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 ющ и й с я 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 8-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, отличающийся тем, что элемент ограничения угла поворота пальца выполнен в виде центрального выступа с плоским торцом на крышке.3. Шарнир по п. 1, отличающийся 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 экспертизе1. Автомобили ЗИЛГ 1 и ЗИЛД 1, техническое описание и инструкция по эксплуатации. Машиностроение, 1973, с. 11.2, Патент США М 3227478, кл. 287 - 87, 1966./в Составитель Л. Малыхедактор Э. Шибаева Техрсд Н, Рыбкина Корректор 3. Тарасова ПодписноеСР каз 2528/10НП ипографин, пр, Сапунова, 2 Изд.903 Государственного комитета Со по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушс