RU2149289C1

RU2149289C1 - Spherical joint

Info

Publication number: RU2149289C1
Application number: RU99122090A
Authority: RU
Inventors: И.Г. Гун; О.С. Железков; А.Л. Вечко; Ю.В. Калмыков; И.А. Михайловский; Е.Ю. Чуйко
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "БелМаг"
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2000-05-20

Abstract

FIELD: transport engineering; spherical joints for front suspensions of automobiles. SUBSTANCE: spherical joint has spherical pin enclosed in body 1 having blind hole and inserts made from thermoplastic antifriction wear-resistant polymer material which embrace this pin. Insert 7 has semispherical inner surface and insert 5 is circular. Lower end face of this insert has projection with spherical or conical surface for engagement with respective inner surface of locking split ring whose outer surface is cylindrical in shape or its generatrix has form of arc or broken line consisting of two sections; its generatrix may consist of two curvilinear sections. Outer surface of ring is partially or fully provided with engageable circular or helical projections of triangular or trapezoidal form. Initial height of solid circular insert is selected from ratio of 1.02-1.10 of its height in assembled state. Initial outer diameter of ring is equal to 1.01-1.03 of its diameter after mounting it in body; height of engageable projections is selected from ratio of 0.15-0.25 of thickness of ring and pitch of engageable projections is selected from ratio of 0.20-0.35 of thickness of ring. EFFECT: enhanced plasticity and reliability. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к шаровым шарнирам передней подвески автомобилей. The invention relates to transport engineering, namely to ball joints of the front suspension of cars.

Известен шаровой шарнир, содержащий цельный корпус в виде стакана с фланцем и глухим отверстием с полусферическим дном и с заключенными в корпус шаровым пальцем со сферической головкой и стержнем с гладким и резьбовым участками, поверхность сферической головки шарового пальца охвачена полусферическим вкладышем из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала, а также фиксирующее разрезное кольцо с двумя внутренними коническими поверхностями (см. патент Великобритании N 2028913, F 16 C 11/06, 1977 г.). Known ball joint containing a single-body housing in the form of a cup with a flange and a blind hole with a hemispherical bottom and enclosed in a housing with a ball finger with a spherical head and a rod with smooth and threaded sections, the surface of the spherical head of the ball finger is covered by a hemispherical insert made of thermoplastic antifriction wear-resistant polymer material as well as a retaining split ring with two internal conical surfaces (see UK patent N 2028913, F 16 C 11/06, 1977).

Недостатком известного шарового шарнира являются недостаточный ресурс эксплуатации вследствие быстрого износа участков зоны контакта фиксирующего разрезного кольца и сферической головки пальца, а также недостаточная надежность в связи с возможностью выдавливания фиксирующего разрезного кольца из корпуса по причине разрушения завальцовки. A disadvantage of the known spherical hinge is an insufficient service life due to the rapid wear of the contact areas of the fixing split ring and the spherical finger head, as well as insufficient reliability due to the possibility of extruding the fixing split ring from the housing due to the destruction of rolling.

В основу изобретения положена задача создания шарового шарнира, лишенного перечисленных недостатков и обладающего повышенными ресурсом эксплуатации и надежностью. The basis of the invention is the task of creating a ball joint, devoid of the above disadvantages and having increased service life and reliability.

Поставленная задача решается тем, что в шаровом шарнире, содержащем цельный корпус в виде стакана с фланцем и глухим отверстием и с заключенным в корпус шаровым пальцем со сферической головкой и стержнем с гладким и резьбовым участками, поверхность сферической головки шарового пальца охвачена вкладышем с полусферической внутренней поверхностью из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала, а также фиксирующее разрезное кольцо с двумя внутренними поверхностями, отличительной особенностью является то, что он снабжен цельным кольцевым вкладышем из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала, внутренняя поверхность которого выполнена сферической с радиусом, равным радиусу сферы головки шарового пальца, а наружная - в виде цилиндра, при этом на нижнем торце вкладыша выполнен выступ со сферической или конической поверхностью, контактирующей соответственно с внутренней сферической или конической поверхностью фиксирующего разрезного кольца, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической, или выполнена с образующей в виде дуги, или с образующей в виде ломаной линии из двух участков, или с образующей из двух криволинейных участков, и наружная поверхность фиксирующего разрезного кольца снабжена частично или полностью контактными кольцевыми или винтовыми выступами треугольной или трапецеидальной формы. The problem is solved in that in a ball joint containing a solid body in the form of a glass with a flange and a blind hole and with a ball finger enclosed in the body with a spherical head and a rod with smooth and threaded sections, the surface of the spherical head of the ball finger is covered by a liner with a hemispherical inner surface made of thermoplastic antifriction wear-resistant polymer material, as well as a fixing split ring with two internal surfaces, a distinctive feature is that it is equipped with a one-piece annular liner made of thermoplastic antifriction wear-resistant polymer material, the inner surface of which is made spherical with a radius equal to the radius of the sphere of the ball head, and the outer one is in the form of a cylinder, with a protrusion with a spherical or conical surface contacting respectively with an inner spherical or conical surface of the fixing split ring, the outer surface of which is cylindrical, or made with the generatrix in the form of an arc, or in the form of a broken line of two sections, or formed of two curved portions, and the outer surface of the locking split ring is provided with a pin partially or fully annular or helical protuberances triangular or trapezoidal shape.

При этом исходная высота цельного кольцевого вкладыша из термопластичного антифрикционного полимерного материала вдоль своей вертикальной оси выбрана из соотношения 1,02-1,10 от его высоты в сборе. При этом исходный наружный диаметр разрезного фиксирующего кольца составляет 1,01- 1,03 от его диаметра после установки в корпус. При этом высота контактных винтовых или кольцевых выступов на наружной поверхности разрезного фиксирующего кольца выбрана из соотношения 0,15-0,25 от толщины фиксирующего кольца, а контактных винтовых или кольцевых выступов выбрана из соотношения 0,20-0,35 от толщины фиксирующего кольца. In this case, the initial height of a single annular liner of thermoplastic antifriction polymer material along its vertical axis is selected from a ratio of 1.02-1.10 of its assembly height. In this case, the initial outer diameter of the split retaining ring is 1.01-1.03 of its diameter after installation in the housing. The height of the contact screw or ring protrusions on the outer surface of the split retaining ring is selected from a ratio of 0.15-0.25 of the thickness of the fixing ring, and the contact screw or ring protrusions is selected from a ratio of 0.20-0.35 of the thickness of the fixing ring.

В результате стендовых испытаний предложенной конструкции шарового шарнира передней подвески автомобиля было установлено, что с использованием всех отличительных конструктивных особенностей с одновременным использованием цельного кольцевого вкладыша из термопластичного антифрикционного износостойкого полимерного материала создана конструкция, обладающая увеличенным на 40-50% ресурсом и высокой надежностью в процессе эксплуатации. При этом следует отметить, что в предложенной конструкции шарового шарнира сферическая головка шарового пальца не имеет контакта с металлическими частями шарнира и сферическая головка шарового пальца взаимодействует только с поверхностью вкладыша из износостойкого материала. As a result of bench tests of the proposed design of the ball joint of the front suspension of the car, it was found that using all the distinctive design features with the simultaneous use of a single annular liner of thermoplastic antifriction wear-resistant polymer material, a design with an increased resource of 40-50% and high reliability during operation . It should be noted that in the proposed design of the ball joint, the spherical head of the ball finger has no contact with the metal parts of the joint and the spherical head of the ball finger interacts only with the surface of the liner made of wear-resistant material.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана предложенная конструкция шарового шарнира в собранном виде, на фиг. 2 показан шаровой шарнир без смонтированного разрезного фиксирующего кольца и на фиг. 3 - различные варианты конструктивного исполнения фиксирующего разрезного кольца. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the proposed design of the ball joint assembled, in FIG. 2 shows a ball joint without a mounted split retaining ring, and FIG. 3 - various options for the design of the locking split ring.

Шаровой шарнир состоит из корпуса 1, выполненного в виде стакана с фланцем и глухим отверстием с дном 7 в форме полусферы или усеченного конуса и с заключенным в корпус шаровым пальцем 2 со сферической головкой 3. Поверхность сферической головки 3 охвачена вкладышем 4 с полусферической внутренней поверхностью и цельным кольцевым вкладышем 5, которые с помощью поверхности 9 фиксирующего разрезного кольца 6 зафиксированы в корпусе 1 шарового шарнира. У вкладыша 4 из термопластичного антифрикционного износостойкого материала внутренняя поверхность выполнена в виде сферы с радиусом, равным радиусу сферы головки 3, а наружная - в виде полусферы либо усеченного конуса. Цельный кольцевой вкладыш 5 изготовлен из того же материала, что и вкладыш 4, причем его внутренняя поверхность выполнена сферической с радиусом, равным радиусу сферы головки 3. Наружная поверхность вкладыша 5 имеет форму цилиндра, на нижнем торце которого выполнен выступ 8 в виде усеченного конуса, находящегося в контакте с внутренней конической поверхностью 9 разрезного фиксирующего кольца 6. При этом исходная высота вкладыша 5 составляет 1,02-1,10 от его высоты после его установки в корпус 1 и завальцовки фиксирующего кольца 6. У разрезного фиксирующего кольца 6, изготовленного из высокоуглеродистой пружинной стали, наружная поверхность кроме цилиндрической может быть выполнена с образующей в виде дуги окружности либо ломаной линии. Кроме того, наружная поверхность разрезного кольца 6 снабжена кольцевыми либо винтовыми выступами треугольной или трапецеидальной формы, причем высота выступов составляет (0,15-0,25)h, а шаг выступов - (0,20-0,35)h, где h - толщина кольца. Наружный диаметр разрезного фиксирующего кольца 6 составляет 1,01-1,03 от диаметра посадочного места в корпусе 1 под это кольцо, что обеспечивает посадку с натягом. The ball joint consists of a housing 1 made in the form of a glass with a flange and a blind hole with a bottom 7 in the form of a hemisphere or a truncated cone and with a ball finger 2 enclosed in the housing with a spherical head 3. The surface of the spherical head 3 is surrounded by a liner 4 with a hemispherical inner surface and integral ring insert 5, which, using the surface 9 of the locking split ring 6 is fixed in the housing 1 of the ball joint. At the insert 4 of thermoplastic antifriction wear-resistant material, the inner surface is made in the form of a sphere with a radius equal to the radius of the sphere of the head 3, and the outer one is in the form of a hemisphere or a truncated cone. The integral annular liner 5 is made of the same material as the liner 4, and its inner surface is spherical with a radius equal to the radius of the sphere of the head 3. The outer surface of the liner 5 has the shape of a cylinder, on the lower end of which there is a protrusion 8 in the form of a truncated cone, being in contact with the inner conical surface 9 of the split retaining ring 6. In this case, the initial height of the liner 5 is 1.02-1.10 of its height after installation in the housing 1 and rolling of the retaining ring 6. The split fix iruyuschego ring 6 made of high-carbon spring steel, except the cylindrical outer surface may be provided with a generator in the form of a circular arc or a broken line. In addition, the outer surface of the split ring 6 is equipped with annular or helical protrusions of a triangular or trapezoidal shape, and the height of the protrusions is (0.15-0.25) h, and the pitch of the protrusions is (0.20-0.35) h, where h - thickness of the ring. The outer diameter of the split retaining ring 6 is 1.01-1.03 of the diameter of the seat in the housing 1 under this ring, which ensures an interference fit.

За счет установки цельного кольцевого вкладыша из износостойкого полимерного материала устраняется непосредственный контакт разрезного фиксирующего кольца со сферической поверхностью шарового пальца, что обеспечивает повышение надежности и долговечности шарового шарнира. Выполнение выступов на наружной поверхности разрезного фиксирующего кольца и его посадка в корпус с натягом создают дополнительные силы сцепления кольца с корпусом, что обеспечивает повышение усилий, при которых происходит разрушение завальцовки корпуса, а следовательно, повышение усилий вырыва пальца из корпуса. By installing a one-piece annular liner made of wear-resistant polymer material, the direct contact of the split retaining ring with the spherical surface of the ball pin is eliminated, which increases the reliability and durability of the ball joint. The implementation of the protrusions on the outer surface of the split retaining ring and its fit into the housing with an interference fit creates additional forces of adhesion of the ring to the housing, which provides an increase in the forces at which the rolling of the housing is destroyed, and consequently, an increase in the efforts of pulling the finger out of the housing.

Claims

1. A ball joint comprising an integral body in the form of a cup with a flange and a blind hole and enclosed in a body is a ball pin with a spherical head and a rod with smooth and threaded portions, the surface of the spherical head of which is covered by a liner with a hemispherical inner surface of thermoplastic antifriction wear-resistant polymer material, as well as a fixing split ring with two inner surfaces, characterized in that it is equipped with a single ring liner made of thermoplastic antifriction a wear-resistant polymer material, the inner surface of which is spherical with a radius equal to the radius of the sphere of the ball head, and the outer one is in the form of a cylinder, with a protrusion with a spherical or conical surface in contact with the inner spherical or conical surface of the fixing a split ring, the outer surface of which is cylindrical, or is made with a generatrix in the form of an arc, or with a generatrix in the form of a broken line of two ASTK, or generatrix of the two curved portions and the outer surface of the locking split ring is provided with a pin partially or fully annular or helical protuberances triangular or trapezoidal shape.

2. The ball joint according to claim 1, characterized in that the initial height of the integral annular liner of thermoplastic anti-friction wear-resistant polymer material along its vertical axis is selected from a ratio of 1.02 - 1.10 of its height in assembly.

3. The ball joint according to claim 1 or 2, characterized in that the initial outer diameter of the split retaining ring is 1.01 - 1.03 of its diameter after installation in the housing.

4. The ball joint according to one of claims 1 to 3, characterized in that the height of the contact screw or annular protrusions on the outer surface of the split retaining ring is selected from a ratio of 0.15 - 0.25 of the thickness of the retaining ring, and the pitch of the contact screw or annular the protrusions are selected from a ratio of 0.20 - 0.35 of the thickness of the retaining ring.