PL243135B1 - Spherical joint - Google Patents

Spherical joint Download PDF

Info

Publication number
PL243135B1
PL243135B1 PL433928A PL43392820A PL243135B1 PL 243135 B1 PL243135 B1 PL 243135B1 PL 433928 A PL433928 A PL 433928A PL 43392820 A PL43392820 A PL 43392820A PL 243135 B1 PL243135 B1 PL 243135B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
spherical
spherical cap
pin
cap
longitudinal
Prior art date
Application number
PL433928A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL433928A1 (en
Inventor
Wojciech Kacalak
Zbigniew Budniak
Maciej Majewski
Grzegorz Chomka
Original Assignee
Politechnika Koszalinska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Koszalinska filed Critical Politechnika Koszalinska
Priority to PL433928A priority Critical patent/PL243135B1/en
Publication of PL433928A1 publication Critical patent/PL433928A1/en
Publication of PL243135B1 publication Critical patent/PL243135B1/en

Links

Landscapes

  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest przegub kulisty, przeznaczony do wykorzystania w przegubach robotów, a w szczególności robotów kroczących, egzoszkieletów oraz robotów humanoidalnych pracujących w warunkach wysokiej stabilności pozostawania w określonej pozycji i zmniejszenia oporów ruchu podczas przemieszczania się. Przegub kulisty charakteryzuje się tym, że zawiera dwie współpracujące ze sobą czasze kuliste (3 i 8). Trzpień (1) posiada u swojej nasady panew (7) w kształcie czaszy kulistej (3) z wewnętrzną powierzchnią kulistą (9), przy czym dolna krawędź (14) panwi (7) usytuowana jest poniżej geometrycznego środka S1 czaszy kulistej (3), która posiada umieszczone na obwodzie wzdłużne wybrania (10) o zmiennym kształcie i zmiennej szerokości usytuowane od dolnej krawędzi (14) czaszy kulistej (3) panwi (7) do punktu P znajdującego się powyżej wewnętrznej powierzchni stożkowej (6) usytuowanej wewnątrz rdzenia trzpienia (1). Pomiędzy wzdłużnymi wybraniami (10) czasza kulista (3) panwi (7) na obwodzie ma co najmniej jedno wzdłużne wycięcie (11) o stałej szerokości Sp i wysokości h1 usytuowane od dolnej krawędzi (14) czaszy kulistej (3) panwi (7) do poziomu równika (19) powierzchni kulistej (9) czaszy kulistej (3). Wewnątrz przestrzeni ograniczonej przez powierzchnię stożkową (6) trzpienia (1) umieszczona jest kula (2), która z drugiej strony jest oparta o zewnętrzną powierzchnię kulistą (22) wewnętrznej czaszy kulistej (8), która przymocowana jest przy pomocy połączenia gwintowego do sworznia (23). Wewnętrzna czasza kulista (8) jest powłoką z wzdłużnymi wycięciami (12 i 13) zakończonymi otworami (27) o kształcie kołowym. Zaś na sworzniu (23) osadzony jest suwliwie popychacz (4) o stożkowej powierzchni zewnętrznej (24), do której przylegają sprężyste fragmenty (20) wewnętrznej czaszy kulistej (8), przy czym na sworzniu (23) osadzona jest sprężyna naciskowa (5), która z jednej strony jest dociskana nakrętką (15) do powierzchni czołowej wyciętego rowka obwodowego popychacza (4), a pomiędzy powierzchnią czołową (17) popychacza (4), a powierzchnią czołową rdzenia (18) wewnętrznej czaszy kulistej (8) osadzona jest wewnętrzna sprężyna naciskowa (16).The subject of the invention is a spherical joint intended for use in the joints of robots, in particular walking robots, exoskeletons and humanoid robots operating in conditions of high stability of staying in a specific position and reducing the resistance to movement during movement. The spherical joint is characterized by two cooperating spherical caps (3 and 8). At its base, the pin (1) has a bush (7) in the shape of a spherical cap (3) with an inner spherical surface (9), and the lower edge (14) of the bush (7) is located below the geometric center S1 of the spherical cap (3), which has longitudinal recesses (10) of variable shape and width located around the circumference, located from the lower edge (14) of the spherical cap (3) of the bushing (7) to point P above the inner conical surface (6) located inside the core of the pin (1 ). Between the longitudinal recesses (10) the spherical cap (3) of the bushing (7) has at least one longitudinal notch (11) on its circumference of a constant width Sp and height h1 located from the lower edge (14) of the spherical cap (3) of the bushing (7) to equator level (19) spherical surface (9) spherical cap (3). Inside the space limited by the conical surface (6) of the pin (1), there is a ball (2), which on the other side rests on the outer spherical surface (22) of the inner spherical cap (8), which is attached by means of a threaded connection to the pin ( 23). The inner spherical bowl (8) is a shell with longitudinal cutouts (12 and 13) ending in circular openings (27). And on the pin (23) a pusher (4) with a conical outer surface (24) is slidingly mounted, to which the elastic fragments (20) of the inner spherical cap (8) adhere, and a compression spring (5) is mounted on the pin (23). which on one side is pressed by the nut (15) to the front surface of the circumferential groove of the pusher (4), and between the front surface (17) of the pusher (4) and the front surface of the core (18) of the inner spherical bowl (8) there is an internal compression spring (16).

Description

Przedmiotem wynalazku jest przegub kulisty, przeznaczony do wykorzystania w przegubach robotów, a w szczególności robotów kroczących, egzoszkieletów oraz robotów humanoidalnych pracujących w warunkach wysokiej stabilności pozostawania w określonej pozycji i zmniejszenia oporów ruchu podczas przemieszczania się.The subject of the invention is a spherical joint intended for use in the joints of robots, in particular walking robots, exoskeletons and humanoid robots operating in conditions of high stability of staying in a specific position and reducing the resistance to movement during movement.

W stanie techniki znanych jest wiele przegubów kulowych.Many ball joints are known in the art.

Przykładowo, z polskiego opisu patentowego PL 211105 znany jest przegub, który posiada część kulistą, część nieruchomą oraz zespół ochronno-uszczelniający, który stanowi kołpakowa pokrywa z dwustopniowym gniazdem z osadzonymi w nim elementami uszczelniającymi przylegającymi do powierzchni części kulistej przegubu.For example, from the Polish patent description PL 211105 there is known a joint which has a spherical part, a fixed part and a protective and sealing unit, which is a cap cover with a two-stage socket with sealing elements embedded in it and adjacent to the surface of the spherical part of the joint.

Z europejskiego opisu patentowego EP 0481212 znany jest przegub kulowy posiadający kulisty łeb, sworzeń przegubu oraz łączący sworzeń kulowy, który jest umieszczony w obsadzie złącznej o wnętrzu w kształcie naczynia, w którym może być poruszany w sposób wychylny. Przegub kulowy jest zmontowany ślizgowo w łożysku dołączonym do obsady złącznej.EP 0 481 212 discloses a ball joint having a spherical head, a joint pin and a connecting ball pin which is arranged in a coupling housing with a vessel-shaped interior in which it can be pivoted. The ball joint is slidably mounted in a bearing attached to the joint holder.

Z polskiego opisu patentowego PL 198014 znany jest przegub kulowy składający się z dwóch części, z których druga część ma kulisty otwór połączony zatrzaskowo z pierwszą częścią w kształcie kuli, z odchodzącą szyjką mającą półkulistą osłonę umieszczoną ślizgowo na zewnętrznej powierzchni kulistego otworu, przy czym średnica otworu kulistego w świetle jest mniejsza od średnicy kuli, a kula z odchodzącą szyjką jest wykonana z jednego materiału.From the Polish patent description PL 198014 there is known a ball joint consisting of two parts, the second part of which has a spherical opening snap-fitted to the first part in the shape of a sphere, with an extending neck having a hemispherical cover slidingly placed on the outer surface of the spherical opening, the diameter of the opening the diameter of the sphere is smaller than the diameter of the sphere, and the sphere with the neck is made of a single material.

Z amerykańskiego opisu patentowego US 8714862 znany jest przegub kulowy posiadający sprężynę dyskową w pierścieniowym wgłębieniu, w obciążonym osiowo ślizgowym dolnym gnieździe. Sprężyna dyskowa służy do wstępnego obciążenia i ściskania górnego gniazda w dół w kierunku końca kulistego łba. Wstępne obciążenie utrudnia ruch obrotowy osiowy lub rotacyjny sworznia kulistego do momentu przyłożenia minimalnego obciążenia, w celu przekroczenia obciążenia wstępnego i spowodowania ruchu.US patent US 8714862 discloses a ball joint having a disc spring in an annular recess in an axially loaded lower sliding seat. The disc spring is used to preload and compress the upper seat down towards the end of the ball head. The preload impedes axial or rotational movement of the ball pin until the minimum load is applied to exceed the preload and cause movement.

Z innego amerykańskiego opisu patentowego US 9291195 znany jest przegub będący zespołem przegubu kulowego, w którym część kulowa sworznia jest umieszczona wewnątrz tulei łożyskowej w kształcie miseczki, a część trzonowa części kulowej wystaje z otwartego wnętrza przez otwarty koniec obudowy, w celu połączenia z innym elementem. Dolne łożysko jest umieszczone w tulei łożyskowej i zawiera przedłużenie, które rozciąga się do otworu tulei łożyskowej trzymającej dolne łożysko w ustalonym położeniu wewnątrz tulei łożyskowej.Another US patent, US 9,291,195, discloses a joint which is a ball joint assembly in which the ball part of the pin is placed inside a cup-shaped bearing bush and the stem part of the ball part protrudes from the open interior through the open end of the housing for connection to another element. The lower bearing is housed in the bearing bush and includes an extension that extends into the bore of the bearing bush holding the lower bearing in a fixed position within the bearing bush.

Z jeszcze innego amerykańskiego opisu patentowego US 8353776, znany jest uniwersalny przegub kulowy zawierający pierwszy korpus obrotowy i drugi korpus obrotowy, które są połączone ze sobą obrotowo. Pierwszy korpus obrotowy zawiera eliptyczny łeb i część łączącą, przy czym łeb ma oś główną i oś mniejszą, która jest prostopadła do osi głównej. Drugi korpus obrotowy stanowi eliptyczne gniazdo kulowe sprzęgnięte obrotowo z łbem pierwszego korpusu obrotowego tak, że łeb może obracać się wokół głównej osi lub mniejszej osi eliptycznego łba.From yet another US patent, US 8,353,776, a universal ball joint is known comprising a first rotating body and a second rotating body which are pivotally connected to each other. The first rotation body comprises an elliptical head and a connecting portion, the head having a major axis and a minor axis which is perpendicular to the major axis. The second rotating body is an elliptical ball socket pivotally coupled to the head of the first rotating body such that the head is rotatable about a major axis or a minor axis of the elliptical head.

W kolejnym amerykańskim opisie patentowym US 6533491 ujawniono sprężysty przegub kulowy, w którym dolne łożysko wyznacza dolną powierzchnię nośną otaczającą kulisty łeb po stronie otworu obudowy, a przeciwległe górne ruchome łożysko wyznacza górną powierzchnię nośną, przy czym górne łożysko jest popychane przez sprężynę przy kulistym łbie tak, aby móc poruszać się w kierunku dolnego łożyska w sytuacji, gdy kulisty łeb lub dolne łożysko zużywają się.Further US Patent No. 6,533,491 discloses a resilient ball joint in which a lower bearing defines a lower bearing surface surrounding a spherical head on the housing bore side, and an opposing upper movable bearing defines an upper bearing surface, the upper bearing being pushed by a spring at the spherical head so to be able to move towards the lower bearing when the ball head or lower bearing wears out.

W kolejnym amerykańskim opisie patentowym US 7083356 ujawniono przegub kulowy z układem ograniczania ruchu kątowego, który pozwala na swobodny ruch obrotowy sworznia kulistego, ale jednocześnie ogranicza ruch kątowy tego samego sworznia typu kulkowego w pewnym, z góry określonym kierunku. Układ ograniczania ruchu według korzystnego przykładu wykonania jest stosowany w drążkach kierowniczych lub drążkach łączących tam, gdzie ruch obrotowy względem jego osi wzdłużnej jest niepożądany.Another US patent, US 7,083,356, discloses a ball joint with an angular motion limiting system that allows free rotation of a ball pin, but at the same time limits the angular movement of the same ball type pin in a certain predetermined direction. The motion limiting system according to the preferred embodiment is used in tie rods or connecting rods where rotational motion about its longitudinal axis is undesirable.

Z patentu europejskiego EP 1662158 znany jest przegub kulowy mający gniazdo z obudową mieszczącą kulowo ukształtowaną część przegubu i umożliwiającą jej ruch ślizgowy. Obsada obudowy jest skonfigurowana dla powstrzymania wzajemnego ruchu pomiędzy obsadą i gniazdem. Przegub zawiera element w kształcie ściętego stożka w obsadzie i przystającą część tego stożka w gnieździe. Ponadto obsada i gniazdo mają rowkowane powierzchnie, sprzężone między sobą, dla: zapewnienia zamocowania obudowy z gniazdem; zapobieżenia względnemu ruchowi pomiędzy obudową i gniazdem, a także uszczelnienia pierwszej obwodowej powierzchni stykowej pomiędzy obsadą i gniazdem.The European patent EP 1662158 discloses a ball joint having a socket with a housing housing the ball-shaped part of the joint and enabling its sliding movement. The housing holder is configured to inhibit relative movement between the holder and the receptacle. The joint comprises a truncated cone in the holder and a congruent part of the cone in the socket. In addition, the holder and socket have grooved surfaces engaged with each other to: secure the housing to the socket; preventing relative movement between the housing and the seat, and sealing the first peripheral contact surface between the housing and the seat.

W europejskim opisie patentowym EP 1797346 ujawniona została sprężyna pneumatyczna z przegubem kulowym, który ma sferoidalny element łożyskujący w panewce łożyska. Panewka łożyska jest nastawialna na sferoidalnym elemencie łożyskującym za pomocą elementu zaciskowego.EP 1797346 discloses an air spring with a ball joint which has a spheroidal bearing element in the bearing shell. The bearing shell is adjustable on the spheroidal bearing element by means of a clamping element.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P.419462 znany jest przegub kulowy, który składa się z panewki z tworzywa sztucznego i metalowego sworznia kulowego, osadzonych w gnieździe przegubu metalowego korpusu. Do dna panewki, poprzez metalową podkładkę, przylega sprężysty pierścień dociskowy ściśnięty poprzez zamykającą gniazdo przegubu zaślepkę, który w wyniku wewnętrznych naprężeń dociskowych układu cały czas napiera na panewkę, eliminując przez to luzy przegubu.From the Polish patent application P.419462, a ball joint is known, which consists of a plastic bush and a metal ball pin, embedded in the socket of the joint of the metal body. To the bottom of the bushing, through a metal washer, there is an elastic pressure ring, compressed by a cap closing the socket of the joint, which, as a result of internal pressure stresses of the system, constantly presses on the bushing, thus eliminating joint play.

W europejskim opisie patentowym EP 0075414A1 ujawniony jest przegub kulowy, w którym główka sworznia kulowego jest zamontowana w pierścieniu łożyska w gnieździe. Tuleja łożyska jest otoczona ściśniętą elastomerową tuleją, która otacza pierścień łożyska w obszarze równikowym główki, aby dociskać pierścień do główki, a przez to wywierać obciążenie momentem obrotowym. Obciążenie momentem obrotowym można zmienić przez zmianę twardości materiału elastomerowego, z którego wykonana jest tuleja.EP 0075414A1 discloses a ball joint in which the head of a ball pin is mounted in a bearing ring in a socket. The bearing sleeve is surrounded by a compressed elastomeric sleeve that surrounds the bearing ring at the head equatorial region to press the ring against the head and thereby apply the torque load. The torque load can be changed by changing the hardness of the elastomeric material of which the sleeve is made.

W amerykańskim opisie patentowym US 3951557 ujawniono z kolei przegub kulowy, w którym dzielone łożysko z tworzywa sztucznego jest doprowadzane do zetknięcia z kulą przez działanie sprężyny, która jest utrzymywana w otworze przez płytę pokrywy.US Patent No. 3,951,557, on the other hand, discloses a ball joint in which a split plastic bearing is brought into contact with the ball by the action of a spring which is held in the bore by a cover plate.

W innym amerykańskim opisie patentowym US 6010271 ujawniono przegub kulowy, który ma tylko jeden otwór, przez który wszystkie elementy są instalowane podczas montażu, i przez który wystaje trzpień. Części składowe przegubu obejmują sprężynę dociskową, polimerowe łożysko dolne, trzpień i górne łożysko metalowe. Obwodowe krawędzie otworu są obracane lub walcowane, aby utrzymać elementy na miejscu i ściskać sprężynę dociskową.Another US patent, US 6,010,271, discloses a ball joint that has only one hole through which all components are installed during assembly and through which a pin protrudes. The components of the joint include a compression spring, a polymer lower bearing, a pin, and an upper metal bearing. The circumferential edges of the opening are turned or rolled to hold the components in place and compress the compression spring.

Przegub kulowy ze ściskaniem według patentu nr EP 1866552, wykorzystujący dzielone górne łożysko skonfigurowane tak, aby zapewnić powierzchnię nośną dla górnej i bocznej części sworznia kulowego, oraz aby umożliwić pełne sprzężenie jednocześnie z obudową i sworzniem kulowym.EP 1866552 Compression Ball Joint utilizing a split top bearing configured to provide a bearing surface for the top and sides of the ball pin and to allow full engagement with the housing and ball pin simultaneously.

W kolejnym opublikowanym w stanie techniki jest mechanizm przegubu kulowego ujawniony w US 5409269. Rozwiązanie to opisuje przegub przystosowany do ustawienia dwóch elementów względem siebie, które stanowią część regulowanego urządzenia do transportu gazu. Jeden z tych elementów korzystnie składa się z przewodu gazowego i drugiego elementu korzystnie dyszy, która jest połączona ze wspomnianym przewodem gazowym i ustawiana w różnych pozycjach względem niego. W celu umożliwienia szybkiego ustawiania ręcznego sił sprężyny bez jakichkolwiek operacji w samym mechanizmie przegubu kulowego, mechanizm ten zawiera dwie zamontowane obrotowo kule, z których jedna kula jest połączona z jednym elementem ustawialnego urządzenia, a druga kula z drugim elementem wspomnianego regulowanego urządzenia. Kule współpracują z elementami ciernymi w celu uzyskania wymaganego oporu tarcia, gdy wspomniane kule obracają się, i dzięki czemu zapewniony jest, co najmniej jeden element sprężynowy w celu kompensacji ewentualnego zużycia wspomnianych elementów ciernych i/lub powierzchni współpracujących z nimi kul. Kule są umieszczone w obudowie złącza zawierającej dwa elementy, które mogą być ustawione względem siebie tak, że siły sprężynujące elementu sprężynowego można zmieniać przez zmianę wzajemnie położonych wspomnianych elementów wspólnej obudowy.Another published prior art is the ball joint mechanism disclosed in US 5,409,269. This solution describes a joint adapted to align two elements that form part of an adjustable gas transport device. One of these elements preferably consists of a gas conduit and a second element, preferably a nozzle, which is connected to said gas conduit and positioned in different positions relative thereto. In order to allow quick manual adjustment of the spring forces without any operation in the ball joint mechanism itself, the ball joint mechanism comprises two rotatably mounted balls, one ball being connected to one element of the adjustable device and the other ball to the other element of said adjustable device. The balls cooperate with the friction elements to provide the required frictional resistance when said balls rotate, thereby providing at least one spring element to compensate for possible wear of said friction elements and/or mating surfaces of the balls. The balls are housed in a connector housing comprising two elements which can be positioned relative to each other so that the resilient forces of the spring element can be varied by varying the mutually positioned said elements of the common housing.

W opisanych wyżej rozwiązaniach przegubów znanych ze stanu techniki często występowały problemy związane z regulacją oporów ruchu oraz luzu w połączeniu kulistym zapewniającym obrót w dowolnym kierunku, a także możliwość wstępnej regulacji oporów ruchu. Chcąc wyjść naprzeciw oczekiwaniom Zgłaszający postawili sobie za cel rozwiązania niedogodności istniejących w znanych rozwiązaniach.In the articulation solutions described above, known from the state of the art, there were often problems related to the adjustment of the resistance to movement and play in the spherical joint ensuring rotation in any direction, as well as the possibility of preliminary adjustment of the resistance to movement. In order to meet the expectations, the applicants set themselves the goal of solving the disadvantages of the known solutions.

Celem przedmiotowego wynalazku było również rozwiązanie problemu budowy przegubów do wielonożnych robotów kroczących oraz budowy węzłów kinematycznych współpracujących z elementami egzoszkieletów.The aim of the present invention was also to solve the problem of the construction of joints for multi-legged walking robots and the construction of kinematic nodes cooperating with the elements of exoskeletons.

Przegub kulisty według wynalazku zawiera dwie współpracujące ze sobą czasze kuliste, jedna znajduje się w zakończenie trzpienia, a druga stanowi wewnętrzną czaszę kulistą przegubu.The spherical joint according to the invention comprises two cooperating spherical caps, one is located at the end of the pin and the other is the inner spherical cap of the joint.

Trzpień przegubu kulistego posiada u swojej nasady panew w kształcie czaszy kulistej z wewnętrzną powierzchnią kulistą, przy czym dolna krawędź panwi usytuowana jest poniżej geometrycznego środka Si czaszy kulistej, która posiada umieszczone na obwodzie wzdłużne wybrania o zmiennym kształcie i zmiennej szerokości usytuowane od dolnej krawędzi czaszy kulistej panwi do punktu P znajdującego się powyżej wewnętrznej powierzchni stożkowej usytuowanej wewnątrz rdzenia trzpienia, a pomiędzy wzdłużnymi wybraniami czasza kulista panwi na obwodzie ma, co najmniej jedno wzdłużne wycięcie o stałej szerokości Sp i wysokości hi usytuowane od dolnej krawędzi czaszy kulistej panwi do poziomu równika powierzchni kulistej czaszy kulistej. Wewnątrz przestrzeni ograniczonej przez powierzchnię stożkową trzpienia umieszczona jest kula, która z drugiej strony jest oparta o zewnętrzną powierzchnię kulistą wewnętrznej czaszy kulistej, która przymocowana jest przy pomocy połączenia gwintowego do sworznia. Wewnętrzna czasza kulista połączona jest na stałe ze sworzniem, na który w określonej fazie pracy może działać siła F w zależności od obciążenia przegubu. Wewnętrzna czasza kulista jest powłoką z wzdłużnymi wycięciami zakończonymi otworami o kształcie kołowym. Na sworzniu osadzony jest suwliwie popychacz o stożkowej powierzchni zewnętrznej, do której przylegają sprężyste fragmenty wewnętrznej czaszy kulistej. Na sworzniu osadzona jest również sprężyna naciskowa, która jest dociskana nakrętką do powierzchni czołowej wyciętego rowka obwodowego popychacza. Ponadto pomiędzy powierzchnią czołową popychacza, a powierzchnią czołową rdzenia wewnętrznej czaszy kulistej osadzona jest wewnętrzna sprężyna naciskowa biegnąca wzdłuż osi trzpienia sworznia. Popychacz rozpiera przylegające do niego sprężyste fragmenty czaszy kulistej w wyniku przemieszczenia popychacza za pomocą nakrętki wkręcanej na sworzeń. Takie rozwiązanie konstrukcji przegubu, dzięki zastosowaniu sprężystych fragmentów wewnętrznej czaszy oraz panwi jak również wykorzystanie sprężyn naciskowych, umożliwia wstępną regulację oporów ruchu. Wzrost oporów ruchu przegubu następuje w wyniku wkręcania nakrętki dociskowej na gwint zewnętrzny sworznia. Pociąga to za sobą przemieszczenie popychacza ku górze, powodując rozwarcie sprężystych fragmentów wewnętrznej czaszy kulistej. To z kolei doprowadza do zwiększenia sił tarcia pomiędzy współpracującymi ślizgowo powierzchniami wewnętrznej czaszy kulistej oraz panwi.The pin of the ball joint has a spherical cup-shaped bush with an internal spherical surface at its base, the lower edge of the bush being located below the geometric center Si of the spherical cap, which has longitudinal recesses of variable shape and width located on the perimeter located from the lower edge of the spherical cap to the point P located above the inner conical surface located inside the pin core, and between the longitudinal recesses, the spherical shell of the shell has at least one longitudinal notch of constant width Sp and height hi located between the lower edge of the spherical cup of the shell and the level of the equator of the spherical surface between the longitudinal recesses spherical bowl. Inside the space limited by the conical surface of the pin, a ball is placed, which on the other hand rests against the outer spherical surface of the inner spherical cap, which is attached to the pin by means of a threaded connection. The inner spherical cap is permanently connected to the pin, on which the force F may act in a certain phase of operation, depending on the load on the joint. The inner spherical shell is a shell with longitudinal cuts ended with circular openings. A pusher with a conical outer surface is slidably mounted on the pin, to which the elastic fragments of the inner spherical cap adhere. There is also a pressure spring mounted on the pin, which is pressed against the front surface of the circumferential groove of the pusher with a nut. In addition, between the front surface of the pusher and the front surface of the core of the inner spherical cap, there is an internal pressure spring running along the axis of the pin pin. The pusher expands the elastic fragments of the spherical cap adjacent to it as a result of moving the pusher by means of a nut screwed onto the pin. This solution of the joint structure, thanks to the use of elastic fragments of the inner bowl and the bushing, as well as the use of compression springs, enables the initial adjustment of the resistance to movement. The resistance to movement of the joint increases as a result of screwing the pressure nut onto the external thread of the pin. This entails the displacement of the pusher upwards, causing the opening of the elastic fragments of the inner spherical cap. This, in turn, leads to an increase in the friction forces between the slidingly cooperating surfaces of the inner spherical cap and the bushing.

Korzystne jest, gdy czasza kulista panwi posiada cztery wzdłużne wybrania rozmieszczone w jednakowych odstępach kątowych po obwodzie, przy czym wybrania na poziomie równika powierzchni kulistej czaszy kulistej mają kształt otworów kołowych. Czasza kulista panwi na obwodzie, pomię dzy wybraniami, ma od jednego do trzech wzdłużnych wycięć o stałej szerokości Sp. Czasza kulista panwi posiada wewnętrzną powierzchnię kulistą o promieniu Ri, a wewnętrzna czasza kulista posiada zewnętrzną powierzchnię kulistą o promieniu R2. Geometryczny środek Si czaszy kulistej panwi znajduje się na płaszczyźnie poziomej πι, na której znajduje się równik powierzchni kulistej czaszy kulistej.It is advantageous if the spherical shell of the bushing has four longitudinal recesses arranged at equal angular distances around the periphery, while the recesses at the level of the equator of the spherical surface of the spherical shell are in the shape of circular openings. The spherical bowl of the sleeve on the circumference, between the recesses, has from one to three longitudinal cuts of constant width Sp. The spherical shell of the bushing has an inner spherical surface of radius Ri, and the inner spherical shell has an outer spherical surface of radius R2. The geometric center Si of the spherical cap of the pan is on the horizontal plane πι, on which the equator of the spherical surface of the spherical cap is located.

Korzystne jest, gdy promień Ri wewnętrznej powierzchni kulistej czaszy kulistej trzpienia jest korzystnie większy o wartość luzu wstępnego od promienia R2 zewnętrznej powierzchni kulistej wewnętrznej czaszy kulistej, której środek geometryczny S2 jest środkiem obrotu przegubu i jest on położony w odległości Js od poziomu równika powierzchni kulistej czaszy kulistej panwi. Takie ukształtowanie współpracujących powierzchni czaszy kulistej oraz panwi dociśniętych do siebie kulą zapewnia stabilny kontakt wzdłuż dolnej krawędzi panwi.It is advantageous when the radius Ri of the inner spherical surface of the spherical cap of the mandrel is preferably greater by the value of the initial clearance than the radius R2 of the outer spherical surface of the inner spherical cap, whose geometrical center S2 is the center of rotation of the joint and it is located at a distance Js from the level of the equator of the spherical surface of the spherical cap spherical pan. Such shaping of the cooperating surfaces of the spherical cap and the bushes pressed against each other by the ball ensures stable contact along the lower edge of the bushing.

Korzystne jest, gdy wzdłużne wycięcia wewnętrznej czaszy kulistej mają naprzemiennie różną wysokość hm i hd, przy czym jedne środki otworów wycięcia o wysokości hd znajdują się na płaszczyźnie poziomej ππ, a środki otworów krótszego wycięcia o wysokości hd znajdują się poniżej geometrycznego środka przegubu S 2. Korzystne jest, gdy wzdłużne wycięcia wewnętrznej czaszy kulistej mają jednakową szerokość Sc i otwory o kształcie kołowym wycięć o wysokości hd mają średnicę Dc większą od szerokości Sc wzdłużnych wycięć, a wzdłużne wycięcia wewnętrznej czaszy kulistej o wysokości hm mają jednakową szerokość i ich otwory o kształcie kołowym mają średnicę większą od szerokości wzdłużnych wycięć. Wykonanie otworów w zakończeniach wycięć powoduje zwiększenie podatności sprężystych fragmentów wewnętrznej czaszy kulistej oraz zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej sprężystych fragmentów wewnętrznej czaszy kulistej poprzez ograniczenie spiętrzenia naprężeń lokalnych w otoczeniu otworu.It is advantageous when the longitudinal cutouts of the inner spherical cap have alternately different heights hm and hd, with one center of the cutout openings having a height hd located on the horizontal plane ππ, and the centers of the openings of the shorter cutout having a height hd below the geometric center of the hinge S2. It is advantageous when the longitudinal cutouts of the inner spherical cap have the same width Sc and the circular cutouts of the height hd have a diameter Dc greater than the width Sc of the longitudinal cutouts, and the longitudinal cutouts of the inner spherical cap of the height hm have the same width and their circular openings have a diameter greater than the width of the longitudinal cutouts. Making holes at the ends of the cutouts increases the susceptibility of the elastic fragments of the inner spherical cap and increases the fatigue strength of the elastic fragments of the inner spherical cap by limiting the concentration of local stresses in the vicinity of the hole.

Korzystne jest, gdy czasza kulista i wewnętrzna czasza kulista wykonane są z materiału sprężystego.It is preferred that the spherical cap and the inner spherical cap are made of an elastic material.

Przegub kulisty z połączonymi ze sobą obrotowo powłokami kulistymi panwi oraz czaszy kulistej trzpienia, umożliwia regulację oporów mchu oraz luzu w połączeniu kulistym, zapewniając obrót przegubu w dowolnym kierunku.The spherical joint with the spherical shells of the bushing and the spherical cap of the pin, rotatably connected to each other, enables adjustment of the moss resistance and play in the spherical joint, ensuring the rotation of the joint in any direction.

Zaletą wynalazku jest jego adaptacyjność do zmieniających się warunków pracy przegubu z powierzchniami kulistymi. Zdolność adaptacyjna konstrukcji jest zagwarantowana poprzez zapewnienie sprężystego przylegania współpracujących ślizgowo powierzchni wewnętrznej czaszy kulistej i panwi i jednoczesnego kontaktu tocznego kuli z powierzchnią kulistą czaszy wewnętrznej. Przy tym, dzięki takiemu ustaleniu położenia elementów roboczych przegubu, sworznia oraz trzpienia, zapewnione jest dokładne położenie środka przegubu. Jest on wyznaczony jednoznacznie przez punktowy kontakt pomiędzy powierzchnią kuli, a zewnętrzną powierzchnią kulistą czaszy wewnętrznej, która z kolei ma stabilne przyleganie liniowe z powierzchnią kulistą panwi, niezależnie od obciążenia.The advantage of the invention is its adaptability to changing working conditions of the joint with spherical surfaces. The adaptability of the structure is guaranteed by ensuring the elastic contact of the slidingly cooperating inner surfaces of the spherical cap and the bushing and the simultaneous rolling contact of the ball with the spherical surface of the inner cap. At the same time, due to such positioning of the working elements of the joint, the pin and the pin, the exact position of the joint center is ensured. It is uniquely determined by point contact between the surface of the sphere and the outer spherical surface of the inner cap, which in turn has a stable linear contact with the spherical surface of the bushing, regardless of the load.

Przedmiot wynalazku może być stosowany w różnych zespołach i węzłach kinematycznych, zarówno w egzoszkieletach, mikrorobotach, robotach humaidalnych oraz robotach przemysłowych, a także w maszynach roboczych. Stosownie do zastosowania należy dobierać wymiary oraz materiały elementów przegubu. Korzystnie trzpień oraz wewnętrzna czasza kulista są wykonane z materiałów charakteryzujących się bardzo dobrymi właściwościami sprężystymi, tj. wysoką granicą sprężystości, dużą wartością stosunku granicy sprężystości do granicy plastyczności, dużą wytrzymałością na rozciąganie. Dodatkowo w zastosowaniach do robotów przemysłowych pożądana jest dobra wytrzymałość na zmęczenie oraz duża odporność na korozję i zużycie ścierne. Przykładowo sworzeń oraz trzpień kulowy mogą być wykonane ze stali krzemowej 50S2, stali manganowej 65G, stali chromowo-krzemowej 50HS, ze stopu chromowo-wanadowego 51 CrV4 (1.8159), X 10CrNi88 (1.4310); X22 CrMoV 121 (1.4923), ze stopów tytanu, np. Ti6A14V-PE-UHMW. Elementy te mogą być również wykonane poprzez spiekanie proszków metali, na przykład tytanu lub magnezu, jak również metodą wytwarzania przyrostowego. Pozostałe elementy przegubu mogą być wykonane z typowych materiałów konstrukcyjnych, takich jak: stale konstrukcyjne i ich stopy, jak również z tworzyw sztucznych o dobrych właściwościach mechanicznych, na przykład: poliamid, PBT, poliwęglan czy poliester.The subject of the invention can be used in various assemblies and kinematic nodes, both in exoskeletons, microrobots, humanoid robots and industrial robots, as well as in working machines. Dimensions and materials of the joint elements should be selected according to the application. Preferably, the pin and the inner spherical cap are made of materials characterized by very good elastic properties, i.e. high elastic limit, high value of the ratio of elastic limit to yield point, high tensile strength. In addition, in industrial robot applications, good fatigue strength and high resistance to corrosion and abrasion are desirable. For example, the pin and the ball pin can be made of silicon steel 50S2, manganese steel 65G, chrome-silicon steel 50HS, chrome-vanadium alloy 51 CrV4 (1.8159), X 10CrNi88 (1.4310); X22 CrMoV 121 (1.4923), made of titanium alloys, e.g. Ti6A14V-PE-UHMW. These elements can also be made by sintering metal powders, for example titanium or magnesium, as well as by additive manufacturing. The remaining elements of the joint can be made of typical construction materials, such as structural steels and their alloys, as well as plastics with good mechanical properties, for example: polyamide, PBT, polycarbonate or polyester.

Aby zapobiec powstawaniu luzów w przegubie, czasza kulista oraz panew mają wzdłużne wycięcia oraz wybrania po obwodzie tworzące fragmenty o większej sprężystości. Działanie przegubu zgodnego z wynalazkiem polega na tym, że sprężyste fragmenty wewnętrznej czaszy kulistej są rozpierane przez popychacz. Powoduje to równoczesne promieniowe odkształcenia sprężystych fragmentów panwi oraz wewnętrznej czaszy kulistej. Dzięki takiemu rozwiązaniu przylegające do siebie fragmenty tworzą kulistą powierzchnię przylegania. Takie ukształtowanie wewnętrznej czaszy kulistej oraz panwi nie dopuszcza do powstawania luzów w przegubie. Dodatkową zaletą tego rozwiązania jest zwiększenie powierzchni przylegania współpracujących ślizgowo powierzchni kulistych oraz uzyskanie równomiernego rozkładu nacisków pomiędzy tymi powierzchniami.In order to prevent the formation of play in the joint, the spherical cap and the bushing have longitudinal cuts and circumferential recesses forming fragments with greater elasticity. The function of the joint according to the invention consists in the fact that the elastic portions of the inner spherical cap are expanded by the pusher. This causes simultaneous radial deformations of the elastic parts of the bushing and the inner spherical cap. Thanks to this solution, the adjacent fragments form a spherical contact surface. Such shaping of the inner spherical cap and the bush prevents the formation of play in the joint. An additional advantage of this solution is to increase the contact surface of slidingly cooperating spherical surfaces and to obtain an even pressure distribution between these surfaces.

Przedmiot wynalazku pokazano w przykładach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przegub kulisty w półwidoku i półprzekroju w rzucie z przodu, fig. 2 pokazuje przegub kulisty w półwidoku i półprzekroju w rzucie z boku; fig. 3 - trzpień z panwią w kształcie czaszy kulistej w półwidoku i półprzekroju w rzucie z przodu, a na fig. 4 pokazano trzpień z panwią w kształcie czaszy kulistej w widoku 3D; na fig. 5 przedstawiono wewnętrzną czaszę kulistą w półwidoku i półprzekroju w rzucie z przodu, a na fig. 6 - wewnętrzną czaszę kulistą w widoku 3D; na fig. 7 przedstawiono popychacz w półwidoku i półprzekrój; na fig. 8 przedstawiono popychacz w widoku 3D, zaś fig. 9 przedstawia sworzeń w widoku z przodu.The object of the invention is shown in the examples of embodiment in the drawings, in which Fig. 1 shows the ball joint in half view and half section in front view, Fig. 2 shows the ball joint in half view and half section in side view; Fig. 3 is a front view of the spherical bushed mandrel in half view and half section, and Fig. 4 shows the spherical bowl mandrel in 3D view; Fig. 5 shows the inner spherical cap in half view and half section in front view, and Fig. 6 shows the inner spherical cap in 3D view; Figure 7 shows the pusher in half view and half section; Fig. 8 is a 3D view of the pusher and Fig. 9 is a front view of the pin.

Przegub zawiera sprężyste czasze kuliste z regulowanym dociskiem i adaptacyjnie zmieniającymi się warunkami współpracy powierzchni kulistych. Zwiększa to stabilność kinematyczną i zakres możliwej regulacji warunków współpracy przegubu.The joint contains elastic spherical cups with adjustable pressure and adaptively changing conditions of cooperation of spherical surfaces. This increases the kinematic stability and the range of possible adjustment of the joint's cooperation conditions.

Wynalazek znajduje zastosowanie w układach technicznych gdzie wymagana jest wysoka stabilność ruchu zwłaszcza w robotyce, w robotach wielonożnych, w robotach humanoidalnych, w urządzeniach pomiarowych, w manipulatorach i robotach przemysłowych.The invention is used in technical systems where high motion stability is required, especially in robotics, multi-legged robots, humanoid robots, measuring devices, manipulators and industrial robots.

Przykład wykonaniaExample of implementation

W przedstawionym na fig. 1,2 i 3 przegub kulisty posiada trzpień 1 (fig. 3 i 4), który ma u swojej nasady panew 7 w kształcie czaszy kulistej 3 z wewnętrzną powierzchnią kulistą 9 o promieniu Ri, którego wartość wynosi 19 mm. Dolna krawędź 14 czaszy kulistej 3 panwi 7 usytuowana jest na wysokości hi = 10 mm poniżej geometrycznego środka Si znajdującego się na równiku 19 wewnętrznej powierzchni kulistej 9 panwi 3. Na powierzchni czaszy 3 są cztery wzdłużne wybrania 10, o zmiennym kształcie i szerokości, od dolnej krawędzi 14 panwi 7 do punktu P znajdującego się powyżej wewnętrznej powierzchni stożkowej 6 wydrążonej w górnej części panwi 7. Odległość od punktu P do krawędzi 14 wynosi 38 mm. Wybrania te na poziomie równika 19 wewnętrznej powierzchni kulistej 9 panwi 7 mają kształt otworów kołowych 21 o średnicy Dc = 8.8 mm i są rozmieszczone w jednakowych odstępach kątowych po obwodzie. Pomiędzy tymi wybraniami panew 7 na obwodzie ma dwa wzdłużne wybrania 11 o stałej szerokości Sp = 2 mm od dolnej krawędzi 14 panwi 7 do poziomu równika 19 czaszy kulistej 3. W innych przykładach wykonania na obwodzie może znajdować się od jednego do trzech wybrań 11 o wysokości h1 = 10 mm.In Fig. 1, 2 and 3, the spherical joint has a pin 1 (Fig. 3 and 4), which at its base has a spherical bowl 3 with an inner spherical surface 9 with a radius Ri, the value of which is 19 mm. The lower edge 14 of the spherical bowl 3 of the bowl 7 is located at a height hi = 10 mm below the geometric center Si located at the equator 19 of the inner spherical surface 9 of the bowl 3. On the surface of the bowl 3 there are four longitudinal recesses 10, of variable shape and width, from the bottom edge 14 of the bushing 7 to a point P located above the inner conical surface 6 hollowed out in the upper part of the bushing 7. The distance from point P to the edge 14 is 38 mm. These recesses at the level of the equator 19 of the inner spherical surface 9 of the sleeve 7 have the shape of circular openings 21 with a diameter of Dc = 8.8 mm and are arranged at equal angular intervals around the circumference. Between these recesses, the shell 7 has two longitudinal recesses 11 with a constant width Sp = 2 mm from the lower edge 14 of the shell 7 to the level of the equator 19 of the spherical cap 3. In other embodiments, there may be one to three recesses 11 with a height of h1 = 10mm.

Do wewnętrznej powierzchni stożkowej 6 wydrążonej w rdzeniu trzpienia 1 dociśnięta jest kula 2 oparta o zewnętrzną powierzchnię kulistą 22 wewnętrznej czaszy kulistej 8 (fig. 5 i 6) o promieniu R2, którego wartość wynosi 18.5 mm. Wewnętrzna czasza kulista 8 połączona jest na stałe ze sworzniem 23 (fig. 9), na który w określonej fazie pracy przegubu może działać siła F. Przy tym czasza ta jest powłoką z wzdłużnymi wycięciami 12 o jednakowej szerokości sc = 3 mm, zakończonymi otworami 27 o kształcie kołowym. Wewnętrzna czasza kulista 8, pomiędzy wzdłużnymi wycięciami 12, posiada wzdłużne wycięcia 13 o wysokości hm = 9.8 mm mniejsze d' wysokości hd = 18.2 mm. Ponadto na sworzniu 23 osadzony jest suwliwie popychacz 4 o stożkowej powierzchni zewnętrznej 24, który rozpiera przylegające do niego sprężyste, fragmenty 20 wewnętrznej czaszy kulistej 8 w wyniku przemieszczenia popychacza 4 za pomocą nakrętki 15 wkręcanej na sworzeń 23. Między powierzchnią czołową 17 popychacza 4 (fig. 7 i 8), a rdzeniem czaszy 18 osadzona jest sprężyna naciskowa 16 biegnąca wzdłuż osi sworznia 23.To the inner conical surface 6 hollowed out in the core of the pin 1, a ball 2 is pressed against the outer spherical surface 22 of the inner spherical cap 8 (fig. 5 and 6) with a radius R2, the value of which is 18.5 mm. The inner spherical cap 8 is permanently connected to the pin 23 (fig. 9), on which the force F may act in a certain phase of the joint operation. At the same time, this cap is a shell with longitudinal cuts 12 of the same width s c = 3 mm, ended with holes 27 circular shape. The inner spherical bowl 8, between the longitudinal cutouts 12, has longitudinal cutouts 13 of height h m = 9.8 mm less d' of height hd = 18.2 mm. In addition, a pusher 4 with a conical outer surface 24 is slidingly mounted on the pin 23, which expands the elastic fragments 20 of the inner spherical cap 8 adjacent to it as a result of moving the pusher 4 by means of a nut 15 screwed onto the pin 23. Between the front surface 17 of the pusher 4 (fig. 7 and 8), and the core of the bowl 18 is fitted with a compression spring 16 running along the axis of the pin 23.

Promień R, wewnętrznej powierzchni kulistej 9 czaszy 3 jest korzystnie większy od promienia R2 zewnętrznej powierzchni kulistej 22 wewnętrznej czaszy kulistej 8, której środek geometryczny S2 jest środkiem obrotu przegubu i jest on położony w niewielkiej odległości Aa = 0.5 mm od poziomu równika 19 wewnętrznej powierzchni kulistej 9. Takie ukształtowanie współpracujących powierzchni 9 i 22 czaszy kulistej 3 oraz panwi 7, dociśniętych do siebie kulą 2, zapewnia stabilny kontakt wzdłuż dolnej krawędzi 14 panwi 7.The radius R of the inner spherical surface 9 of the cap 3 is preferably greater than the radius R2 of the outer spherical surface 22 of the inner spherical cap 8, whose geometric center S2 is the center of rotation of the joint and is located at a small distance Aa = 0.5 mm from the level of the equator 19 of the inner spherical surface 9. Such a shape of the cooperating surfaces 9 and 22 of the spherical cap 3 and the bush 7, pressed against each other by the ball 2, ensures stable contact along the lower edge 14 of the bush 7.

Sprężysta czasza kulista 3 oraz trzpień 1 zostały wykonane ze stopu chromowo-wanadowego 51 CrV4 (1,8159), a pozostałe elementy ze stopu aluminium AISi5Cu2.The resilient spherical bowl 3 and the pin 1 were made of the 51 CrV4 (1.8159) chrome-vanadium alloy, and the other elements were made of the AISi5Cu2 aluminum alloy.

Spis oznaczeń:List of markings:

1. trzpień,1. mandrel,

2. kula,2nd ball,

3. czasza kulista panwi,3. spherical cap of the pan,

4. popychacz,4. pusher,

5. sprężyna naciskowa,5. compression spring,

6. wewnętrzna powierzchnia stożkowa trzpienia,6. the inner conical surface of the mandrel,

7. panew,7. pan,

8. wewnętrzna czasza kulista,8. inner spherical cap,

9. wewnętrzna powierzchnia kulista panwi,9. inner spherical surface of the bushing,

10. wybranie panwi o zmiennej szerokości i kształcie,10. choosing a pan of variable width and shape,

11. wycięcie wzdłużne panwi o stałej szerokości Sp,11. longitudinal cutout of the bushing with a constant width Sp,

12. wycięcie wzdłużne wewnętrznej czaszy kulistej o wysokości hd,12. longitudinal cutout of the inner spherical bowl with a height of hd,

13. wycięcie wzdłużne wewnętrznej czaszy kulistej o wysokości hm,13. longitudinal cutout of the inner spherical bowl with a height of h m ,

14. dolna krawędź panwi,14. lower edge of the pan,

15. nakrętka dociskowa,15. compression nut,

16. wewnętrzna sprężyna naciskowa,16. internal compression spring,

17. powierzchnia czołowa popychacza,17. pusher face,

18. rdzeń czaszy z powłoką kulistą,18. bowl core with spherical shell,

19. równik czaszy kulistej panwi,19. equator of the spherical bowl of the pan,

20. sprężyste fragmenty czaszy kulistej,20. elastic fragments of a spherical cap,

21. otwory kołowe panwi,21. circular holes of the bushing,

22. zewnętrzna powierzchnia kulista wewnętrznej czaszy kulistej,22. outer spherical surface of the inner spherical cap,

23. sworzeń,23. pin,

24. stożkowa powierzchnia popychacza,24. conical surface of the pusher,

25. powierzchnia czołowa rowka obwodowego popychacza,25. front surface of the circumferential groove of the pusher,

26. rowek obwodowy popychacza,26. circumferential groove of the pusher,

27, 28 otwory.27, 28 holes.

Claims (9)

1. Przegub kulisty zawierający trzpień z panwią, kulę i sworzeń, znamienny tym, że zawiera dwie współpracujące ze sobą czasze kuliste 3 i 8, przy czym trzpień 1 posiada u swojej nasady panew 7 w kształcie czaszy kulistej 3 z wewnętrzną powierzchnią kulistą 9, przy czym dolna krawędź 14 panwi 7 usytuowana jest poniżej geometrycznego środka Si czaszy kulistej 3, która posiada umieszczone na obwodzie wzdłużne wybrania 10 o zmiennym kształcie i zmiennej szerokości usytuowane od dolnej krawędzi 14 czaszy kulistej 3 panwi 7 do punktu P znajdującego się powyżej wewnętrznej powierzchni stożkowej 6 usytuowanej wewnątrz rdzenia trzpienia 1, a pomiędzy wzdłużnymi wybraniami 10 czasza kulista 3 panwi 7 na obwodzie ma co najmniej jedno wzdłużne wycięcie 11 o stałej szerokości Sp i wysokości usytuowane od dolnej krawędzi 14 czaszy kulistej 3 panwi 7 do poziomu równika 19 powierzchni kulistej 9 czaszy kulistej 3, a wewnątrz przestrzeni ograniczonej przez powierzchnię stożkową 6 trzpienia 1 umieszczona jest kula 2, która z drugiej strony jest oparta o zewnętrzną powierzchnię kulistą 22 wewnętrznej czaszy kulistej 8, która przymocowana jest przy pomocy połączenia gwintowego do sworznia 23, przy czym wewnętrzna czasza kulista 8 jest powłoką z wzdłużnymi wycięciami 12 i 13 zakończonymi otworami 27 i 28 o kształcie kołowym, zaś na sworzniu 23 osadzony jest suwliwie popychacz 4 o stożkowej powierzchni zewnętrznej 24, do której przylegają sprężyste fragmenty 20 wewnętrznej czaszy kulistej 8, przy czym na sworzniu 23 osadzona jest sprężyna naciskowa 5, która z jednej strony jest dociskana nakrętką 15 do powierzchni czołowej 25 wyciętego rowka obwodowego 26 popychacza 4, a pomiędzy powierzchnią czołową 17 popychacza 4, a powierzchnią czołową rdzenia 18 wewnętrznej czaszy kulistej 8 osadzona jest wewnętrzna sprężyna naciskowa 16.1. A spherical joint comprising a pin with a bush, a ball and a pin, characterized in that it comprises two cooperating spherical caps 3 and 8, the pin 1 having at its base a bush 7 in the shape of a spherical cap 3 with an inner spherical surface 9, at whereby the lower edge 14 of the sleeve 7 is located below the geometric center Si of the spherical bowl 3, which has longitudinal recesses 10 of variable shape and width located around the perimeter located from the lower edge 14 of the bowl 3 of the bowl 7 to a point P located above the inner conical surface 6 located inside the core of the pin 1, and between the longitudinal recesses 10, the spherical cap 3 of the bush 7 has at least one longitudinal notch 11 on its periphery, with a constant width Sp and height, located from the lower edge 14 of the spherical cap 3 of the bush 7 to the level of the equator 19 of the spherical surface 9 of the spherical cap 3, and inside the space limited by the conical surface 6 of the pin 1, there is a ball 2, which on the other side rests against the outer spherical surface 22 of the inner spherical cap 8, which is attached by means of a threaded connection to the pin 23, the inner spherical cap 8 is a shell with longitudinal cutouts 12 and 13 ended with circular openings 27 and 28, and a pusher 4 with a conical outer surface 24 is slidingly mounted on the pin 23, to which the elastic fragments 20 of the inner spherical cap 8 adhere, while the pin 23 is a compression spring 5, which is pressed on one side by a nut 15 against the front surface 25 of the circumferential groove 26 of the pusher 4, and between the front surface 17 of the pusher 4 and the front surface of the core 18 of the inner spherical cap 8, an internal compression spring 16 is mounted. 2. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że czasza kulista 3 panwi 7 posiada cztery wzdłużne wybrania 10 rozmieszczone w jednakowych odstępach kątowych po obwodzie, przy czym wybrania 10 na poziomie równika 19 powierzchni kulistej 9 czaszy kulistej mają kształt otworów kołowych.2. A joint according to claim 1, characterized in that the spherical cap 3 of the bushing 7 has four longitudinal recesses 10 arranged at equal angular distances around the periphery, while the recesses 10 at the level of the equator 19 of the spherical surface 9 of the spherical cap have the shape of circular openings. 3. Przegub według zastrz. 2, znamienny tym, że czasza kulista 3 panwi 7 na obwodzie, pomiędzy wybraniami 10, ma od jednego do trzech wzdłużnych wycięć 11 o stałej szerokości Sp.3. The joint according to claim 2, characterized in that the spherical cap 3 of the sleeve 7 has from one to three longitudinal cuts 11 of constant width Sp. 4. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że wzdłużne wydęcia 12 i 13 wewnętrznej czaszy kulistej 8 mają naprzemiennie różną wysokość hm i hd, przy czym środki otworów 27 wydęcia 12 o wysokości hd znajdują się na płaszczyźnie poziomej π2, a środki otworów 28 wycięcia 13 o wysokości hd znajdują się poniżej geometrycznego środka przegubu S2.4. A joint according to claim 1, characterized in that the longitudinal bores 12 and 13 of the inner spherical cap 8 have alternately different heights h m and hd, the centers of the bores 27 of the bore 12 with the height hd are located on the horizontal plane π2, and the centers of the holes 28 of the notch 13 with the height hd are located below the geometric center of hinge S2. 5. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że wzdłużne wydęcia 12 wewnętrznej czaszy kulistej 8 mają jednakową szerokość Sc, a otwory 27 o kształcie kołowym wycięcia 12 o wysokości hd mają średnicę Dc większą od szerokości Sc wzdłużnych wycięć 12, a wzdłużne wycięcia 13 wewnętrznej czaszy kulistej 8 o wysokości hm mają jednakową szerokość, a ich otwory 28 o kształcie kołowym mają średnicę większą od szerokości wzdłużnych wycięć 13.5. A joint according to claim 1, characterized in that the longitudinal recesses 12 of the inner spherical cap 8 have the same width Sc, and the circular openings 27 of the cutouts 12 with the height hd have a diameter Dc greater than the width Sc of the longitudinal cutouts 12, and the longitudinal cutouts 13 of the inner spherical cap 8 have a height of h m have the same width, and their circular openings 28 have a diameter greater than the width of the longitudinal cutouts 13. 6. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że czasza kulista 3 panwi 7 posiada wewnętrzną powierzchnię kulistą 9 o promieniu Ri, a wewnętrzna czasza kulista 8 posiada zewnętrzną powierzchnię kulistą 22 o promieniu R2.6. A joint according to claim 1, characterized in that the spherical cap 3 of the sleeve 7 has an inner spherical surface 9 of radius R1, and the inner spherical cap 8 has an outer spherical surface 22 of radius R2. 7. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że geometryczny środek Si czaszy, kulistej 3 panwi 7 znajduje się na płaszczyźnie poziomej πι, na której znajduje się równik 19 powierzchni kulistej 9.7. A joint according to claim 1, characterized in that the geometric center Si of the bowl, the spherical pan 3 is located on the horizontal plane πι, on which the equator 19 of the spherical surface 9 is located. 8. Przegub według zastrz. 5, znamienny tym, że promień Ri wewnętrznej powierzchni kulistej 9 czaszy kulistej 3 jest korzystnie większy o wartość luzu wstępnego od promienia R2 zewnętrznej powierzchni kulistej 22 wewnętrznej czaszy kulistej 8, której środek geometryczny S2 jest środkiem obrotu przegubu i jest on położony w odległości As od poziomu równika 19 powierzchni kulistej 9 czaszy kulistej panwi.8. A joint according to claim 5, characterized in that the radius Ri of the inner spherical surface 9 of the spherical cap 3 is preferably greater by the value of the initial clearance than the radius R2 of the outer spherical surface 22 of the inner spherical cap 8, whose geometric center S2 is the center of rotation of the joint and is located at a distance As from level of the equator 19 of the spherical surface 9 of the spherical bowl of the bushing. 9. Przegub według zastrz. 1, znamienny tym, że czasza kulista 3 i wewnętrzna czasza kulista 8 wykonane są z materiału sprężystego.9. A joint according to claim 1, characterized in that the spherical cap 3 and the inner spherical cap 8 are made of an elastic material.
PL433928A 2020-05-12 2020-05-12 Spherical joint PL243135B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL433928A PL243135B1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Spherical joint

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL433928A PL243135B1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Spherical joint

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL433928A1 PL433928A1 (en) 2021-11-15
PL243135B1 true PL243135B1 (en) 2023-07-03

Family

ID=78595500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL433928A PL243135B1 (en) 2020-05-12 2020-05-12 Spherical joint

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL243135B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL433928A1 (en) 2021-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9296271B2 (en) Ball joint for automotive suspension
US8714862B2 (en) Ball joint for automotive suspension
US7344311B2 (en) Suspension joint bearing
US10875373B2 (en) Axial ball joint and length-adjustable two-point link with such an axial ball joint
US3856423A (en) Ball joint
CZ284968B6 (en) Ball-and-socket joint for motor vehicles
US20200148264A1 (en) Universal joint, extension-retraction link, and suspension
KR101599255B1 (en) Pivot socket with cartridge bearing and vehicle steering linkage therewith
MXPA00005293A (en) Compliant pivot socket for automotive steering.
US5655848A (en) Suspension ball joint
CN109072971A (en) Jack assemblies and the method for manufacturing jack assemblies
PL243135B1 (en) Spherical joint
US8597354B2 (en) Vertebral implant
PL241400B1 (en) Double ball-and-socket joint
US6676325B2 (en) Automotive steering compliant pivot socket with tapered head
PL241396B1 (en) Adjustable ball and socket joint
PL241393B1 (en) Adaptive ball-and-socket joint
PL241399B1 (en) Ball-and-socket joint
PL241398B1 (en) Ball-and-socket joint
US20210324906A1 (en) Studded ball joint
EP1347189A2 (en) Bearing seat with axial grooves and ridges
US8357052B2 (en) Tripod joint and roller body for a tripod joint
PL241397B1 (en) Elastic ball-and-socket joint
PL241390B1 (en) Elastic adaplive ball and socket joint
PL241394B1 (en) Rotary and self-aligning joint