RU2149288C1

RU2149288C1 - Spherical joint

Info

Publication number: RU2149288C1
Application number: RU98116304A
Authority: RU
Inventors: Ф.М. Габдулхаков; И.Т. Хайруллин; Г.В. Брехов; Г.С. Панюшев; З.Г. Хабибуллин
Original assignee: Габдулхаков Фаниль Мунирович; Хайруллин Ильдар Тамимдарович; Брехов Геннадий Викторович; Панюшев Геннадий Сергеевич; Хабибуллин Зульфат Гизатуллович
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2000-05-20

Abstract

FIELD: transport engineering; spherical joints for front suspensions of transport facilities. SUBSTANCE: surface of insert of spherical joint has smoothly thinned part on side of hole of larger diameter in radial section from center towards spherical pin; inner surface of insert is stepped where cylindrical surface changes to spherical surface for keeping the lubricant between head of spherical pin and inner surface of insert; center of spherical surface of body is shifted relative to center of spherical head towards locking member; radius of sphere of body is found from the following expressions: R = (m²:2R₁+m)+R₁, where R₁ is radius of sphere of spherical head; m is thickness of wall of insert in radial section along axis 0 and m ≠ 0. EFFECT: improved operational capabilities due to automatic maintenance of guaranteed tightness of fit of pin spherical head at automatic delivery of lubricant from oil cavity in the course of operation; enhanced reliability of holding spherical head in body. 3 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается сферического шарнира передней подвески транспортных средств. The invention relates to mechanical engineering and relates to a spherical joint of the front suspension of vehicles.

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). Known ball joint located between the head of the ball finger and the body of the liners of elastic materials (see RF patent 2029895, CL 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.However, the known hinge has the following disadvantages:
- sophisticated manufacturing technology of the entire hinge;
- the spherical part of the first liner does not fit tight enough on the spherical part of the ball head;
- complex assembly of the structure, as during the assembly process, difficulties arise in the installation of the fixing element.

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). The closest solution is essentially a spherical hinge containing a housing having a cylindrical inner surface and an adjacent spherical surface corresponding to the sphere of the ball pin head, where there is a hole of a larger diameter on the side of the cylindrical surface and a hole of a smaller diameter on the side of the spherical surface. The hole of the larger diameter of the housing has an extension for installing the locking element for its subsequent fixation in the housing. A one-piece liner of elastic material is installed between the inner surface of the housing and the locking element on the ball head so that it covers it (see German patent 2451084, class 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. However, the known solution has a number of disadvantages: a difficult installation of the insert into the housing; destruction of the insert during its installation in the housing is possible; there are no grooves for supplying lubricant to the sphere of the ball head, and when it is installed before it covers the ball head, it is possible to jam the ball finger due to the formation of folds on the surface of the liner.

Задача изобретения - улучшение эксплуатационных возможностей путем автоматического поддержания гарантированной плотности посадки шаровой головки и повышения надежности шарнира. The objective of the invention is to improve operational capabilities by automatically maintaining a guaranteed tightness of the ball head and increase the reliability of the hinge.

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 m≠0.The problem is solved in that the spherical surface of the liner from the side of the larger diameter hole has smooth thinning in a radial section from the center to the side of the spherical finger, while the inner surface of the liner is made stepped when the cylindrical surface goes spherical to hold the lubricant between the ball head and the inner surface the liner, and the center of the spherical surface of the housing is offset relative to the center of the ball head towards the fixing element, while the radius of the sphere mustache is determined from the expression:
R = m ² / 2R ₁ + m) + R ₁ ,
where R ₁ is the radius of the sphere of the ball head,
m is the liner wall thickness in a radial section along the O axis, with m ≠ 0.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид сферического шарнира; на фиг. 2 - вкладыш; на фиг. 3 - корпус. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a spherical hinge; in FIG. 2 - insert; in FIG. 3 - housing.

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. The hinge comprises a housing 1, a ball pin 2 with a ball head 3, an insert 4 and a fixing element 5. The ball pin 2 is installed in an insert 4, which is made integral and has internal spherical surfaces 6 and 7, holes with a larger diameter D and a smaller diameter d, an inner a cylindrical surface 8, which stepwise passes into a spherical surface 7. The outer surface 9 of the liner 4 is made spherical from the side of the hole of larger diameter D, smoothly passing into the conical surface 10, starting from the axis O. From the side of the hole the smaller diameter of the outer surface is spherical and has concentric grooves 11. This surface is stepped into a conical surface 10. The inner spherical 6 and outer spherical 9 of the surface of the liner 4 in a radial section have a smooth thinning towards the hole of a larger diameter D. On the inner spherical surface 7 of the liner from the side of the smaller diameter made meridional grooves 12, smoothly passing in the slots 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.The housing 1 has an opening of a larger diameter D ₁ and an opening of a smaller d ₁ . On the inner surface, a spherical portion 14 is made from the side of the hole of smaller diameter d ₁ , where the center is offset towards the hole of larger diameter D ₁ relative to the center of the sphere of the ball head O ₁ . The spherical section 14 from the O axis, which coincides with the O axis of the ball head 3, smoothly passes into a conical surface 15. The housing is made with an annular cavity 16 into which the fixing element 5 is mounted and rolled so that the force acting on the whole insert ensures the density head landing.

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). When assembling the hinge, an insert 4 with a spherical pin 2 is sequentially installed in the inner part of the housing 1, having previously lubricated the inner cavity of the liner, a fixing element 5 is installed in the annular cavity 17 of the housing 1, and the entire structure is rolled. The assembly is completed by installing a grease filled cover on the finger side (not shown).

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. The proposed spherical joint works as follows. During operation, the ball finger 2 of the spherical hinge installed in the vehicle suspension experiences the action of alternating dynamic loads, which are transferred by the head 2 to the liner 4, exerting radial and longitudinal effects on them. These loads tend to violate the tightness of the ball head in the hinge and are perceived by the areas of mutual mating of the liner 4 and the housing 1, the ribs of the grooves 11 of the liner 4 and the locking element 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. In this case, the lubricant on the ball head in the form of a film layer is distributed from the inner cavity of the liner through the meridional grooves 13 and the slots 14 to the head. The ribs of the grooves 14 and the slots 14 of the liner 4 work with a constant girth of the ball head 3.

Таким образом смазка осуществляется в автоматическом режиме. Thus, lubrication is carried out automatically.

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. The use of this spherical hinge will improve operational capabilities by automatically maintaining the guaranteed tightness of the finger ball head while ensuring automatic lubricant supply from the oil cavity to the finger ball head during operation, in addition, will increase the maximum retention of the ball head in the housing.

Claims

A spherical hinge comprising a housing, a finger with a ball head mounted in the housing, a one-piece insert truncated from one end and tightly wrapping the head of the ball finger, a fixing element, characterized in that the spherical surface of the insert from the side of the larger diameter hole has smooth thinning in the radial section from the center to the side of the spherical finger, while the inner surface of the liner is made stepped when the cylindrical surface goes spherical to hold the grease between the ball head finger and the inner surface of the liner, and the center of the inner spherical surface of the housing is offset relative to the center of the ball head toward the locking element, while the radius of the sphere of the housing is determined from the expression
R = (m ₂ / 2R ₁ + m) + R ₁ ,
where R ₁ is the radius of the sphere of the ball head;
m is the liner wall thickness in a radial section along the O axis, with m ≠ 0.