RU2475652C1 - Ball hinge - Google Patents
Ball hinge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2475652C1 RU2475652C1 RU2011133509/11A RU2011133509A RU2475652C1 RU 2475652 C1 RU2475652 C1 RU 2475652C1 RU 2011133509/11 A RU2011133509/11 A RU 2011133509/11A RU 2011133509 A RU2011133509 A RU 2011133509A RU 2475652 C1 RU2475652 C1 RU 2475652C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liner
- insert
- cavity
- spherical
- ball
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к шаровым шарнирам, и может быть использовано в конструкциях подвесок и рулевого управления транспортных средств различного назначения.The invention relates to the field of transport engineering, namely to ball joints, and can be used in the construction of suspensions and steering of vehicles for various purposes.
Известен шаровой шарнир, содержащий цельноштампованный корпус с внутренней сферической поверхностью, установленный в корпус палец с шаровой головкой, размещенный на шаровой головке вкладыш, состоящий из двух частей, нижняя часть которого выполнена в виде части сферической оболочки, верхняя часть - в виде части сферической поверхности, ответной сфере шарового пальца, и цилиндра с наружной стороны вкладыша и имеет опорную поверхность, контактирующую со стопорным устройством, выполненным в виде кольца - силового элемента, воспринимающего осевые нагрузки на вырыв шарового пальца из корпуса, при этом между верхней и нижней частями вкладыша образован зазор, а выступание опорной поверхности вкладыша над опорной поверхностью корпуса перед сборкой не превышает зазор между частями вкладыша (см. патент РФ №2272187, МПК F16C 31/05, 2004 г.).Known ball joint containing a whole-stamped body with an internal spherical surface, a finger with a ball head installed in the body, a liner consisting of two parts placed on the ball head, the lower part of which is made as part of a spherical shell, the upper part as part of a spherical surface, the response sphere of the spherical finger, and the cylinder on the outer side of the liner and has a supporting surface in contact with the locking device, made in the form of a ring - a power element that receives axial loads to pull the ball pin out of the housing, while a gap is formed between the upper and lower parts of the liner, and the protrusion of the bearing surface of the liner above the bearing surface of the housing before assembly does not exceed the gap between the parts of the liner (see RF patent No. 2272187, IPC F16C 31/05 , 2004).
Однако известный шаровой шарнир при своем использовании имеет следующие недостатки:However, the known ball joint in its use has the following disadvantages:
- недостаточно высокие эксплуатационные характеристики из-за повышенного износа вкладышей в связи с незначительным наличием полостей между сферической головкой пальца и вкладышем, содержащих смазочный материал,- insufficiently high performance due to increased wear of the liners due to the small presence of cavities between the spherical head of the finger and the liner containing lubricant,
- наличие углового и (или) линейного смещения осей верхней и нижней частей вкладыша относительно друг друга и оси полости корпуса,- the presence of angular and (or) linear displacement of the axes of the upper and lower parts of the liner relative to each other and to the axis of the body cavity,
- деформирование сферической поверхности верхней и нижней частей вкладыша (образование складок) при запрессовке пальца шарового с вкладышем в корпус шарнира и, как следствие, неравномерное облегание внутренней сферической поверхности вкладыша сферической поверхности головки шарового пальца или разрушение,- deformation of the spherical surface of the upper and lower parts of the liner (the formation of folds) when pressing the ball pin with the liner into the hinge body and, as a result, uneven fit of the inner spherical surface of the liner to the spherical surface of the ball head or destruction,
- повышенные трудозатраты при изготовлении деталей составного вкладыша и соответственно повышенная стоимость составного вкладыша,- increased labor costs in the manufacture of parts of the composite liner and, accordingly, the increased cost of the composite liner,
- повышенные трудозатраты при сборке шарового шарнира за счет дополнительной операции предварительного сжатия внутреннего пакета и невозможность проведения автоматизированной сборки,- increased labor costs when assembling the ball joint due to the additional operation of preliminary compression of the inner package and the inability to conduct automated assembly,
- возможность локального деформирования или разрушения одной или двух частей вкладыша при сборке шарового шарнира, вызванная тем, что при сборке нижняя часть вкладыша, выполненная в виде сферической оболочки, может повернуться в меридиональном направлении относительно сферической полости корпуса, создав препятствие для сборки верхней части вкладыша.- the possibility of local deformation or destruction of one or two parts of the liner during assembly of the ball joint, caused by the fact that during assembly the lower part of the liner, made in the form of a spherical shell, can rotate in the meridional direction relative to the spherical cavity of the housing, creating an obstacle to the assembly of the upper part of the liner.
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности из известных решений является шаровой шарнир, содержащий цельноштампованный корпус, монолитно выполненный с присоединительным фланцем, имеющим монтажные отверстия, шаровой палец, вкладыш, расположенный между корпусом и сферической головкой шарового пальца и выполненный в форме полого тела вращения из полимерного материала, обладающего высоким сопротивлением износу и высокими антифрикционными свойствами, а также стопорный элемент, фиксирующий вкладыш с пальцем в полости корпуса в заданном положении (см. И.Раймпель. «Шасси автомобиля, конструкция подвесок». М., «Машиностроение». 1989, с.74-76, рис.2.50).The closest to the claimed object according to the technical essence of the known solutions is a ball joint containing a whole-stamped body, integral with a connecting flange having mounting holes, a ball pin, an insert located between the body and the spherical ball head and made in the form of a hollow body of revolution from a polymeric material with high wear resistance and high antifriction properties, as well as a locking element, fixing the liner with a finger in the cavity case in a given position (see I. Raimpel. "Car chassis, suspension design." M., "Engineering". 1989, p. 74-76, Fig. 2.50).
Однако известный шаровой шарнир при своем использовании имеет следующие недостатки:However, the known ball joint in its use has the following disadvantages:
- ограниченный ресурс эксплуатации в связи с отсутствием смазки в зоне трения между вкладышем и сферической головкой шарового пальца, т.к. использование только антифрикционного полимерного материала вкладыша недостаточно для шаровых шарниров подвески, так как шарниры подвески работают в сложных эксплуатационных условиях, при которых на шарниры воздействуют осевые, радиальные статические и динамические нагрузки и моменты качания и вращения,- limited service life due to the lack of lubrication in the friction zone between the liner and the spherical ball head, because the use of antifriction polymer material of the liner alone is not enough for the ball joints of the suspension, since the suspension joints work in difficult operating conditions, under which the joints are subjected to axial, radial static and dynamic loads and the moments of swing and rotation,
- при наличии зазора между цилиндрическими поверхностями вкладыша и корпуса возможно смещение вкладыша в корпусе в радиальном направлении, что приводит к неравномерному износу, разбивке вкладыша, к снижению жесткости шарнира (увеличению осевых и радиальных зазоров, снижению моментов сопротивления качанию и вращению) и преждевременному выходу из строя шарнира, в случае натяга, возникают проблемы при запрессовке вкладыша с пальцем в корпус, поскольку при достаточно хорошем облегании вкладышем сферической головки шарового пальца в полости корпуса между дном и вкладышем создается воздушный буфер, препятствующий запрессовке вкладыша с пальцем,- if there is a gap between the cylindrical surfaces of the liner and the housing, the liner can shift in the radial direction of the liner, which leads to uneven wear, breakdown of the liner, a decrease in the stiffness of the hinge (an increase in axial and radial clearances, a decrease in the moments of rolling and rotation resistance) and premature exit building the hinge, in the case of interference, problems arise when pressing the liner with a finger into the housing, since with a sufficiently good fit of the spherical head of the ball finger into the strips and between the bottom casing and liner creates an air buffer, which prevents the liner press fitting with a finger,
- отсутствие стабильного равномерного обжатия вкладышем сферической головки пальца, что приводит к снижению жесткости шарнира, неравномерному износу вкладыша и преждевременному выходу шарнира из эксплуатации.- the lack of stable uniform compression of the spherical finger head by the liner, which leads to a decrease in the stiffness of the hinge, uneven wear of the liner and premature exit of the hinge from operation.
Задачей изобретения является создание шарового шарнира.The objective of the invention is the creation of a ball joint.
Техническим результатом при использовании предложенного шарового шарнира является значительное повышение эксплуатационных характеристик за счет повышения жесткости конструкции вкладыша, достижение снижения износа вкладыша и исключение его разрушения, повышение эффективности смазывания внутренних поверхностей трения вкладыша и наружной поверхности сферической головки пальца, исключение деформирования и перекоса вкладыша при сборке шарнира. Кроме того, техническим результатом от использования предложенного шарового шарнира является создание возможности адаптации упругих элементов вкладыша под наружный контур сферической головки пальца шарового и внутренний контур сферической полости корпуса шарнира, создание возможности самоцентрирования головки пальца во вкладыше, а также обеспечение надежного и равномерного охвата вкладышем сферической головки пальца после сборки.The technical result when using the proposed ball joint is a significant increase in performance by increasing the rigidity of the liner design, reducing liner wear and eliminating its destruction, increasing the lubrication efficiency of the liner friction surfaces and the outer surface of the spherical finger head, eliminating liner deformation and skew when assembling the hinge . In addition, the technical result from the use of the proposed ball joint is the creation of the possibility of adapting the elastic elements of the liner to the outer contour of the spherical head of the ball and the inner contour of the spherical cavity of the hinge body, creating the possibility of self-centering of the finger head in the liner, as well as ensuring reliable and uniform coverage of the liner of the spherical head finger after assembly.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен шаровой шарнир, содержащий цельноштампованный корпус, монолитно выполненный с присоединительным фланцем, имеющим монтажные отверстия, или без фланца, или со стержнем, имеющим резьбовой участок или отверстие, шаровой палец, вкладыш, расположенный между корпусом и сферической головкой шарового пальца и выполненный в форме полого тела вращения из полимерного материала, обладающего высоким сопротивлением износу и высокими антифрикционными свойствами, а также стопорный элемент, фиксирующий вкладыш с пальцем в полости корпуса в заданном положении, при этом наружная поверхность вкладыша выполнена в форме цилиндра, эквидистантного внутренней поверхности цилиндрической полости корпуса, сопряженного с большим диаметром усеченного конуса, эквидистантного внутренней поверхности полости корпуса, с одной стороны и меньшим диаметром усеченного конуса, не эквидистантного внутренней поверхности полости корпуса, с другой стороны, при этом часть цилиндрической поверхности и сопряженная по меньшему диаметру коническая поверхность вкладыша, образующие контур боковых упругих элементов, выполнены с радиальными прорезями, вытянутыми в меридиональном направлении, а внутренняя поверхность вкладыша выполнена в виде двух сопряженных полусфер со смазочными канавками, вытянутыми в меридиональном направлении от радиальных прорезей до центрального углубления, расположенного на полюсе торцевой части вкладыша, при этом первая внутренняя сферическая поверхность со стороны торца вкладыша соответствует сферической поверхности головки шарового пальца R сферы, а другая сферическая внутренняя поверхность контура упругих элементов вкладыша, в исходном состоянии, до размещения во вкладыше сферической головки шарового пальца выполнена с радиусом образующей R1, выбранным от 0,9 до 1,1·Rсферы, в донной конусной части полости корпуса шарнира выполнено углубление, при этом между углублением полости корпуса шарнира и торцевой наружной части запрессованного с пальцем в корпус вкладыша выполнен зазор. При этом на боковой образующей поверхности вкладыша выполнены радиальные канавки, вытянутые в осевом направлении вкладыша. При этом внутренние полусферические поверхности вкладыша разделены переходным элементом, внутренняя поверхность которого выполнена эквидистантной наружной поверхности вкладыша с образованием горизонтальной смазочной канавки, при этом горизонтальная смазочная канавка вкладыша в поперечном сечении выполнена в форме двухстороннего клина, вытянутого остриями в меридиональном направлении. При этом на боковой поверхности вкладыша выполнены радиальные канавки, вытянутые в осевом направлении шарнира. При этом на полюсе торцевой поверхности шарнира выполнено осевое сквозное отверстие, сопряженное со смазочными канавками. При этом боковые радиальные прорези проходят через горизонтальную смазочную канавку. При этом контуры поверхности в области торцевых (полюсных) отверстий вкладыша, контуры поверхности вертикальных смазочных канавок вкладыша, а также вертикальных и радиальных прорезей вкладыша выполнены скругленными с образованием между поверхностью сферической головки и скругленными поверхностями данных элементов вкладыша зазоров клиновидной формы.The technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that a ball joint is provided, comprising a whole-stamped body, integral with a connecting flange having mounting holes, or without a flange, or with a rod having a threaded section or hole, a ball pin, an insert located between the body and a spherical head of a spherical finger and made in the form of a hollow body of revolution from a polymeric material having high wear resistance and high antifriction properties, and t a locking element that fixes the liner with a finger in the body cavity in a predetermined position, while the outer surface of the liner is made in the form of a cylinder, an equidistant inner surface of the cylindrical cavity of the body, paired with a larger diameter of the truncated cone, an equidistant inner surface of the body cavity, on the one hand, and less the diameter of a truncated cone, not equidistant to the inner surface of the cavity of the body, on the other hand, while part of the cylindrical surface and conjugate at least The diameter of the conical surface of the liner, forming the contour of the lateral elastic elements, is made with radial slots elongated in the meridional direction, and the inner surface of the liner is made in the form of two conjugated hemispheres with lubricating grooves elongated in the meridional direction from radial slots to the central recess located on the pole the end of the liner, the first inner spherical surface from the side of the end of the liner corresponds to the spherical surface of the head a smooth finger R of the sphere , and the other spherical inner surface of the contour of the elastic elements of the insert, in the initial state, before the spherical head of the ball finger is placed in the insert, with a radius of generatrix R 1 selected from 0.9 to 1.1 · R of the sphere in the bottom cone a part of the cavity of the hinge body is made a recess, while a gap is made between the cavity of the cavity of the hinge body and the end outer part of the liner pressed with a finger into the body of the liner. At the same time, radial grooves are made on the lateral forming surface of the liner, elongated in the axial direction of the liner. In this case, the inner hemispherical surfaces of the liner are separated by a transition element, the inner surface of which is made equidistant to the outer surface of the liner with the formation of a horizontal lubricant groove, while the horizontal lubricant groove of the liner in cross section is made in the form of a double-sided wedge elongated by the tips in the meridional direction. Moreover, on the side surface of the liner there are made radial grooves elongated in the axial direction of the hinge. At the same time, an axial through hole is made at the pole of the end surface of the hinge, coupled with lubrication grooves. In this case, the lateral radial slots pass through the horizontal lubrication groove. In this case, the surface contours in the region of the end (pole) openings of the liner, the surface contours of the vertical lubricating grooves of the liner, and also the vertical and radial slots of the liner are rounded to form wedge-shaped gaps between the surface of the spherical head and the rounded surfaces of these liner elements.
Среди признаков, характеризующих предложенный шаровой шарнир, существенными являются:Among the signs characterizing the proposed ball joint, the essential ones are:
- выполнение наружной поверхности вкладыша в форме цилиндра, эквидистантного внутренней поверхности цилиндрической полости корпуса, сопряженного с большим диаметром усеченного конуса, эквидистантного внутренней поверхности полости корпуса, с одной стороны и меньшим диаметром усеченного конуса, не эквидистантного внутренней поверхности полости корпуса, с другой стороны,- the implementation of the outer surface of the liner in the form of a cylinder, an equidistant inner surface of the cylindrical cavity of the body, paired with a larger diameter of the truncated cone, an equidistant inner surface of the cavity of the body, on the one hand and a smaller diameter of the truncated cone, not equidistant to the inner surface of the cavity of the body, on the other hand,
- выполнение части цилиндрической поверхности и сопряженной по меньшему диаметру конической поверхности вкладыша, образующих контур боковых упругих элементов, с радиальными прорезями, вытянутыми в меридиональном направлении, при этом количество боковых упругих элементов составляет не менее трех,- the implementation of a portion of the cylindrical surface and the conical surface of the liner mating along the smaller diameter, forming the contour of the lateral elastic elements, with radial slots elongated in the meridional direction, while the number of lateral elastic elements is at least three,
- выполнение внутренней поверхности вкладыша в виде двух сопряженных полусфер со смазочными канавками, вытянутыми в меридиональном направлении от радиальных прорезей до центрального углубления, расположенного на полюсе торцевой части вкладыша, при этом первая внутренняя сферическая поверхность со стороны торца вкладыша соответствует сферической поверхности головки шарового пальца Rсферы, а другая сферическая внутренняя поверхность контура упругих элементов вкладыша, в исходном состоянии, до размещения во вкладыше сферической головки шарового пальца выполнена с радиусом образующей R1, выбранным от 0,9 до 1,1·Rсферы,- the implementation of the inner surface of the liner in the form of two paired hemispheres with lubricating grooves elongated in the meridional direction from the radial slots to the central recess located at the pole of the end of the liner, while the first inner spherical surface from the side of the end of the liner corresponds to the spherical surface of the ball head R of the sphere and the other spherical inner surface of the contour of the elastic elements of the liner, in the initial state, before placing a spherical goal in the liner Application of the ball stud is provided with a radius R forming one selected from 0.9 to 1.1 · R sphere,
- выполнение в донной конусной части полости корпуса шарнира углубления, при этом выполнение между углублением полости корпуса шарнира и торцевой наружной части запрессованного с пальцем в корпус вкладыша зазора,- performing in the bottom conical part of the cavity of the hinge body of the recess, while performing between the recess of the cavity of the hinge body and the end outer part of the gap pressed with a finger into the body of the liner,
- выполнение на боковой образующей поверхности вкладыша радиальных канавок, вытянутых в осевом направлении вкладыша,- performing on the lateral forming surface of the liner radial grooves elongated in the axial direction of the liner,
- разделение внутренних полусферических поверхностей вкладыша переходным элементом, внутренняя поверхность которого выполнена эквидистантной наружной поверхности вкладыша с образованием горизонтальной смазочной канавки,- separation of the inner hemispherical surfaces of the liner transition element, the inner surface of which is made equidistant to the outer surface of the liner with the formation of a horizontal lubricating groove,
- выполнение горизонтальной смазочной канавки вкладыша в поперечном сечении в форме двухстороннего клина, вытянутого остриями в меридиональном направлении,- the implementation of a horizontal lubricating groove of the liner in cross section in the form of a double-sided wedge, elongated by the tips in the meridional direction,
- выполнение на боковой поверхности вкладыша радиальных канавок, вытянутых в осевом направлении шарнира,- performing on the lateral surface of the liner radial grooves elongated in the axial direction of the hinge,
- выполнение на полюсе торцевой поверхности шарнира осевого сквозного отверстия, сопряженного со смазочными канавками, при этом боковые радиальные прорези проходят через горизонтальную смазочную канавку,- execution on the pole of the end surface of the hinge of the axial through hole associated with the lubricating grooves, while the lateral radial slots pass through the horizontal lubricating groove,
- выполнение контуров поверхности в области торцевых (полюсных) отверстий вкладыша, контуров поверхности вертикальных смазочных канавок вкладыша, а также вертикальных и радиальных прорезей вкладыша скругленными с образованием между поверхностью сферической головки и скругленными поверхностями данных элементов вкладыша зазоров клиновидной формы.- the implementation of the surface contours in the region of the end (pole) openings of the liner, the surface contours of the vertical lubricating grooves of the liner, as well as the vertical and radial slots of the liner rounded to form wedge-shaped gaps between the surface of the spherical head and the rounded surfaces of these liner elements.
Экспериментальные исследования предложенного шарового шарнира показали его высокую эффективность. Было установлено, что предложенный шаровой шарнир обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками, достигнутыми за счет повышения жесткости конструкции вкладыша, установлено достижение снижения износа вкладыша и исключение его разрушения, значительно повышена эффективность смазывания внутренних поверхностей трения вкладыша и наружной поверхности сферической головки пальца, исключены возможности возникновения деформирования и перекоса вкладыша при сборке шарнира. Кроме того, было установлено, что достигнута возможность создания адаптации упругих элементов вкладыша под наружный контур сферической головки пальца шарового и внутренний контур цилиндрической полости корпуса шарнира, достигнуто создание возможности самоцентрирования головки пальца во вкладыше, а также надежный и равномерный охват вкладышем сферической головки пальца после окончательной сборки. Одновременно было установлено, что уменьшен разброс механических свойств шарового шарнира, а именно: повысилась стабильность обеспечения заданных моментов сопротивлению качания и вращения пальца шарового относительно корпуса шарнира, снизились моменты сопротивления страгиванию при качании и вращении пальца шарового относительно корпуса шарнира, установлено изначальное отсутствие осевого и радиального зазоров, повышена жесткость и износостойкость предложенной конструкции шарового шарнира, что увеличило до 8% ресурс эксплуатации.Experimental studies of the proposed ball joint showed its high efficiency. It was found that the proposed ball joint has improved performance characteristics achieved by increasing the rigidity of the liner design, it has been found to reduce liner wear and prevent its destruction, the lubrication of the inner friction surfaces of the liner and the outer surface of the spherical finger head has been significantly increased, and the possibility of deformation and misalignment of the liner when assembling the hinge. In addition, it was found that it was possible to adapt the elastic elements of the liner to the outer contour of the spherical finger head of the ball joint and the inner contour of the cylindrical cavity of the hinge body, to achieve the possibility of self-centering of the finger head in the liner, as well as reliable and uniform coverage of the liner of the finger spherical head after the final assembly. At the same time, it was found that the dispersion of the mechanical properties of the ball joint was reduced, namely: the stability of providing the given moments to the swing and rotation resistance of the ball finger relative to the hinge body increased, the moments of resistance to moving during swinging and rotation of the ball finger relative to the hinge body decreased, the initial absence of axial and radial clearances, increased rigidity and wear resistance of the proposed design of the ball joint, which increased the service life to 8%.
Кроме того, за счет сокращения количества применяемых комплектующих, создания возможности применения автоматизированной сборки и снижения трудоемкости изготовления изделий достигнуто снижение себестоимости шарового шарнира.In addition, by reducing the number of components used, creating the possibility of using automated assembly and reducing the complexity of manufacturing products, a reduction in the cost of the ball joint has been achieved.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан разрез общего вида пальца шарового передней подвески (частный случай), на фиг.2 - выносной элемент А фиг.1, на фиг.3 - вкладыш, вид сверху, на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.3.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a sectional view of a general view of a finger of a spherical front suspension (special case), Fig. 2 shows an external element A of Fig. 1, Fig. 3 shows an insert, a top view, and Fig. 4 is a section BB of FIG. 3.
Шаровой шарнир (фиг.1) содержит цельноштампованный корпус 1, монолитно выполненный с присоединительным фланцем, имеющим монтажные отверстия, основание корпуса выполнено в форме полой полусферы или усеченного конуса (показано пунктирной основной линией), внутри корпуса размещен палец шаровой 2, выполненный со сферической полной (не показано) или усеченной в области полюса головкой 3 радиусом Rсферы, вкладыш 4, охватывающий головку 3 пальца шарового по радиусу Rсферы, при этом наружная сферическая поверхность вкладыша выполнена с радиальными прорезями 10 (фиг.4), вытянутыми в меридиональном направлении, частично переходящими на наружную цилиндрическую поверхность и образующими шесть упругих элементов 11, необходимых для ввода сферической головки шарового пальца 3 при соответствующем осевом усилии, а на внутренней поверхности вкладыша выполнены вертикальные 12 (фиг.4) и горизонтальная 13 (фиг.2, 4) смазочные канавки, при этом вертикальные смазочные канавки 12 (фиг.4) с радиусом основания Rск совмещены с боковыми радиальными 10 (фиг.5) прорезями вкладыша, сам вкладыш 4 (фиг.1) зафиксирован в соответствующем положении стопорным элементом 5 с использованием выступов корпуса шарнира 1 в полости корпуса, которая выполнена в виде цилиндрической полости диаметром D (фиг.1), переходящей в коническую, на меньшем основании которой выполнено углубление диаметром D1, при этом диаметр углубления D1 и глубина углубления выполнены таким образом, что торцевая наружная часть вкладыша, запрессованного с пальцем в корпус, не касается корпуса, т.е. между торцевой наружной частью вкладыша 15 и корпусом 1 остается зазор h. На боковой образующей поверхности вкладыша выполнены радиальные канавки 14 (фиг.3, 4), вытянутые в осевом направлении вкладыша 4. Канавки 14 необходимы для выхода воздуха из полости корпуса при запрессовке вкладыша с пальцем в корпус, обеспечивая полную (до упора о корпус) запрессовку вкладыша в случае отсутствия во вкладыше 4 торцевого отверстия 16, а при наличии торцевого осевого отверстия 16 во вкладыше 4 наличие радиальных канавок обеспечивает выход воздуха, исключая выдавливание воздухом смазки через смазочные канавки 12 и радиальные прорези 10.The ball joint (Fig. 1) contains a whole-stamped
Для предотвращения попадания влаги и грязи шаровой шарнир закрыт защитным чехлом 6 (фиг.1), который зафиксирован на корпусе 1 пружинным кольцом 8. Чтобы защитный чехол 6 не смещался на галтель пальца шарового 2, на галтели установлена распорная втулка 9 (фиг.1). Внутрь шарового шарнира, между сферической головкой 3 пальца шарового и вкладышем 4, включая смазочные канавки 12 и 13, прорези 10, отверстие вкладыша 16, в углубление между вкладышем 4 и корпусом 1 в углублении, а также под чехол 6 заложена смазка 7, необходимая для снижения коэффициента трения между вкладышем и головкой пальца шарового и соответственно износа вкладыша и предотвращения выхода из строя шарнира.To prevent moisture and dirt from entering, the ball joint is closed by a protective cover 6 (Fig. 1), which is fixed on the
Вкладыш (фиг.3, 4) выполнен из полимерного антифрикционного материала, обладающего высоким сопротивлением износу и высокими антифрикционными свойствами, в форме полого тела вращения с наружной боковой поверхностью в виде цилиндра диаметром d, переходящего в усеченный конус по большему диаметру конуса с одной стороны (со стороны торца вкладыша 15, с углом образующей конуса α1) и переходящего в усеченный конус по меньшему диаметру конуса с другой стороны (со стороны упругих элементов 11, с углом образующей конуса α), и внутренней поверхностью в виде сопряженных (частный случай) через переходной элемент klm полусфер с радиусами, при этом одна внутренняя сферическая поверхность соответствует сферической поверхности головки пальца шарового Rсферы, а другая выполнена с радиусом образующей R1=Rсферы (частный случай). В других частных случаях внутренняя сферическая поверхность упругих элементов 11 вкладыша с радиусом R1 в ненагруженном состоянии может пересекать и углубляется в условную сферическую головку пальца шарового Rсферы (например, при R1=0,9Rсферы) или частично охватывать условную сферическую головку пальца шарового (например R1=1,1Rсферы), но в состоянии после сборки внутренняя сферическая поверхность упругих элементов R1 вкладыша за счет упругой деформации принимает форму сферической головки Rсферы (фиг.1), прижимая к головке пальца 3 внутреннюю сферическую поверхность упругих элементов 11 вкладыша 4, соответствующую сферической поверхности головки пальца шарового 3. Таким образом, упругие элементы 13 и сферическая полость Rсферы вкладыша 4 обеспечивают упругий, плотный охват и самоцентрирование сферической головки 3 (фиг.2) пальца шарового относительно вкладыша. При этом прорези полностью исключают возможность локального деформирования (образование складок) сферических поверхностей вкладыша в процессе сборки, т.к. при плотном обжиме сферической головки пальца шарового упругие элементы сохраняют способность адаптироваться под контур внутренней полости корпуса шарового шарнира Rсферы.The insert (Figs. 3, 4) is made of a polymeric antifriction material having high wear resistance and high antifriction properties, in the form of a hollow body of revolution with an external lateral surface in the form of a cylinder of diameter d, turning into a truncated cone over a larger diameter of the cone on one side ( from the side of the end of the
Часть наружной боковой поверхности вкладыша 4 со стороны упругих элементов 11 выполнена в форме усеченного конуса с углом наклона образующей (и с большим диаметром со стороны торца вкладыша D1 (фиг.4), превышающим диаметр цилиндрической части полости корпуса шарового шарнира D (фиг.1). Причем коническая часть поверхности по меньшему диаметру d сопряжена с цилиндрическим участком наружной боковой поверхности вкладыша (фиг.4), соответствующего внутреннему диаметру цилиндрической части полости корпуса шарнира D (фиг.2), а с другой стороны цилиндрическая наружная боковая поверхность диаметром d переходит в коническую часть с углом образующей конуса α1. При этом цилиндрическая наружная боковая поверхность d и коническая с углом образующей конуса α1 выполнены эквидистантно соответствующим внутренним сопрягаемым поверхностям полости корпуса шарнира 1. При сборке шарнира конические части наружной поверхности вкладыша с углами образующих конусов α и α1 обеспечивают его центрирование относительно полости корпуса шарнира, исключая перекос вкладыша в полости и появление возможных зазоров между корпусом шарнира и вкладышем. При этом коническая часть вкладыша 4 со стороны упругих элементов 11 при сборке вкладыша 4 с пальцем шаровым 2 в корпус 1 сжимается до диаметра D, обеспечивая равномерное обжатие упругими элементами 11 сферической головки 3 пальца шарового 2 в корпусе 1. Известно, что при запрессовке с натягом во внутреннем элементе создается напряженное состояние сжатия, что препятствует разрушению, если элемент работает под воздействием растягивающих нагрузок. В данном случае вкладыш в процессе эксплуатации работает под воздействием растягивающих нагрузок, передаваемых через сферическую головку пальца шарового, а корпус шарнира служит бандажом, предохраняющим вкладыш от разрушения.Part of the outer side surface of the
Внутренняя поверхность переходного элемента вкладыша kl выполнена в области экватора полости вкладыша, диаметром, равным 2·R1, эквидистантной наружной цилиндрической поверхности вкладыша. Через фаску внутренняя поверхность переходного элемента вкладыша сопряжена с поверхностью полусферы радиусом Rсферы, что конструктивно образует горизонтальную смазочную канавку klm (фиг.2), при этом горизонтальная смазочная канавка вкладыша в поперечном сечении выполнена в форме двухстороннего клина klm, вытянутого остриями в меридиональном направлении. Через горизонтальную смазочную канавку klm проходят боковые радиальные прорези 10 (фиг.4). Радиальные прорези 10 сопряжены с вертикальными смазочными канавками 12, которые в свою очередь переходят в осевое торцевое отверстие 16 (частный случай). Все это образует систему смазочных каналов вкладыша. При этом контуры элементов вкладыша, контактируемых с поверхностью сферической головки пальцев шаровых, таких как поверхности в области торцевых (полюсных) отверстий вкладыша, поверхности вертикальных смазочных канавок, радиальных прорезей, выполнены скругленными радиусами r таким образом, что между поверхностью сферической головки и скругленными поверхностями r данных элементов вкладыша сформированы зазоры клиновидной формы (на фиг.1-4 не показаны).The inner surface of the transition element of the liner kl is made in the region of the equator of the cavity of the liner, with a diameter equal to 2 · R 1 , the equidistant outer cylindrical surface of the liner. Through the chamfer, the inner surface of the transition element of the liner is mated to the surface of the hemisphere with a radius R of the sphere , which constructively forms a horizontal lubricant groove klm (Fig. 2), while the horizontal lubricant groove of the liner in cross section is made in the form of a double-sided wedge klm extended by points in the meridional direction. Through the horizontal lubricating groove klm pass the radial lateral slots 10 (figure 4). Radial slots 10 are associated with vertical lubricating grooves 12, which in turn pass into the axial end hole 16 (special case). All this forms a system of lubricating channels of the liner. The contours of the elements of the liner in contact with the surface of the spherical head of the fingers of the ball, such as surfaces in the area of the end (pole) holes of the liner, the surface of the vertical lubrication grooves, radial slots, are made with rounded radii r so that between the surface of the spherical head and rounded surfaces r wedge-shaped gaps are formed of these insert elements (not shown in FIGS. 1-4).
На торцевой поверхности стержня пальца шарового 2 (фиг.1) выполнена полость с поперечным сечением в форме шестигранника, torx, star или другого многогранника. С использованием выполненной полости возможно проведение:A cavity with a cross section in the form of a hexagon, torx, star or other polyhedron is made on the end surface of the rod finger of ball 2 (Fig. 1). Using the performed cavity, it is possible to carry out:
- автоматизированного контроля формы и геометрических параметров, отсутствие поверхностных дефектов пальца шарового;- automated control of the shape and geometric parameters, the absence of surface defects of the ball finger;
- автоматизированного контроля моментов сопротивления качанию и вращению пальцев относительно корпуса шарнира;- automated control of moments of resistance to swing and rotation of the fingers relative to the hinge body;
- достигнуто упрощение процесса монтажа на автомобиль и демонтажа шарового шарнира с автомобиля.- A simplification of the process of mounting on a vehicle and dismantling the ball joint from the vehicle has been achieved.
Шаровой шарнир в общем случае может быть выполнен с цельноштампованным корпусом иной формы (цилиндрической, усеченного конуса, полусферы и т.д.), без фланца, или монолитно выполнен со стержнем, имеющим резьбовой участок или отверстие.In general, the ball joint can be made with a completely stamped case of a different shape (cylindrical, truncated cone, hemisphere, etc.), without a flange, or integral with a rod having a threaded section or hole.
Шаровой шарнир работает следующим образом. В процессе эксплуатации шарнира под воздействием циклических знакопеременных внешних нагрузок палец шаровой 2 поворачивает вокруг своей оси и качает на угол β относительно продольной оси полости корпуса шарнира и центра сферической головки пальца. При качании на угол β, смазка 7, находящаяся в полостях между головкой пальца шарового и внутренними поверхностями корпуса и вкладыша, перемещается в направлении поворота сферической головки пальца, попадает под сферическую поверхность вкладыша, смазывая ее. Одновременно с поворотом и вращением сферической головки пальца смазка перемещается, перемешивается внутри системы смазочных каналов и затягивается в зону трения между головкой пальца и вкладышем. Клиновидная форма зазоров в приграничных областях контакта системы смазочных каналов вкладыша, сферической головки пальца шарового и смазки улучшает доступ и способствует попаданию смазки в зону трения и соответственно принудительному смазыванию трущихся частей шарнира. Таким образом, клиновидная форма зазоров в приграничных областях контакта системы смазочных каналов вкладыша, сферической головки пальца шарового и смазки, в сочетании с поворотом и качанием пальца шарового внутри шарнира, а также принудительное перемещение смазки по системе смазочных каналов вкладыша в процессе эксплуатации шарнира наиболее эффективно обеспечивают захват и подачу смазки в зону трения между вкладышем и сферической головкой пальца шарового, что соответственно улучшает технические характеристики шарнира и продляет срок его эксплуатации.The ball joint operates as follows. During operation of the hinge under the influence of cyclic alternating external loads, the
Предлагаемая конструкция шарового шарнира в сборе представляет собой достаточно жесткую конструкцию, у которой упругие деформации в процессе эксплуатации сведены к минимуму, т.е. только к тем пределам, что позволяют упругие свойства материала вкладыша, а не конструкции шарнира. За счет минимизации упругих характеристик шарнира, при плотном охвате головки пальца вкладышем и вкладыша корпусом шарнира снижается вероятность разбить вкладыш головкой пальца при ударных нагрузках, возникающих в процессе эксплуатации.The proposed design of the ball joint assembly is a fairly rigid structure, in which the elastic deformation during operation is minimized, i.e. only to those limits that allow the elastic properties of the material of the liner, and not the design of the hinge. By minimizing the elastic characteristics of the hinge, with a tight coverage of the finger head by the liner and the liner by the hinge body, the probability of breaking the liner by the finger head during shock loads arising during operation is reduced.
Данную конструкцию шарового шарнира можно применять в подвесках или в рулевом управлении автотранспортных средств. Эксплуатация предложенного шарового шарнира является традиционной и не требует конструктивных изменений подвесок или рулевого управления.This design of the ball joint can be used in suspensions or in steering vehicles. The operation of the proposed ball joint is traditional and does not require structural changes to the suspensions or steering.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133509/11A RU2475652C1 (en) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Ball hinge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011133509/11A RU2475652C1 (en) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Ball hinge |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2475652C1 true RU2475652C1 (en) | 2013-02-20 |
Family
ID=49121034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011133509/11A RU2475652C1 (en) | 2011-08-10 | 2011-08-10 | Ball hinge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2475652C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107131204A (en) * | 2017-06-29 | 2017-09-05 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | It is a kind of for protective cover without the passive arming mechanism of pin type hinge |
| RU2768950C1 (en) * | 2021-10-18 | 2022-03-25 | Общество с ограниченной ответственностью "АВТОмаркет" | Spherical joint |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3953139A (en) * | 1973-11-06 | 1976-04-27 | Ishikawa Tekko Kabushiki Kaisha | Ball joint |
| RU43046U1 (en) * | 2003-10-16 | 2004-12-27 | Научно-производственное общество с ограниченной ответственностью "Фенокс" | SPHERICAL BEARING |
| RU2272187C2 (en) * | 2004-05-31 | 2006-03-20 | Закрытое акционерное общество Производственное объединение "ТРЕК" | Ball pivot and method of its assembling |
| RU2296249C1 (en) * | 2006-05-31 | 2007-03-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "БелМаг" | Ball-and-socket joint |
-
2011
- 2011-08-10 RU RU2011133509/11A patent/RU2475652C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3953139A (en) * | 1973-11-06 | 1976-04-27 | Ishikawa Tekko Kabushiki Kaisha | Ball joint |
| RU43046U1 (en) * | 2003-10-16 | 2004-12-27 | Научно-производственное общество с ограниченной ответственностью "Фенокс" | SPHERICAL BEARING |
| RU2272187C2 (en) * | 2004-05-31 | 2006-03-20 | Закрытое акционерное общество Производственное объединение "ТРЕК" | Ball pivot and method of its assembling |
| RU2296249C1 (en) * | 2006-05-31 | 2007-03-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "БелМаг" | Ball-and-socket joint |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Раймпель Й. Шасси автомобиля: Конструкции подвесок. - М.: Машиностроение, 1989, с.74-76, рис.2.50. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107131204A (en) * | 2017-06-29 | 2017-09-05 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | It is a kind of for protective cover without the passive arming mechanism of pin type hinge |
| CN107131204B (en) * | 2017-06-29 | 2023-03-14 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | Pin-shaft-free type hinge passive releasing mechanism for protective cover |
| RU2768950C1 (en) * | 2021-10-18 | 2022-03-25 | Общество с ограниченной ответственностью "АВТОмаркет" | Spherical joint |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10844900B2 (en) | Radial ball joint for a vehicle | |
| US8894292B2 (en) | Split outer ring, split rolling bearing using the same ring and construction and method of mounting the same rolling bearing | |
| US8033737B2 (en) | Rolling bearing with improved rim geometry | |
| JPH0333510A (en) | Cage made of synthetic resin for self-aligning roller bearing | |
| RU2570240C1 (en) | Large rolling bearing | |
| CN102239340A (en) | Radial roller bearing, in particular single track ball roller bearing | |
| KR102622762B1 (en) | Each contact roller bearing, assembly method and device thereof | |
| CN103429914A (en) | Angular contact roller bearing, notably used in a wind turbine | |
| CN103620244A (en) | Thrust roller bearing | |
| RU2475652C1 (en) | Ball hinge | |
| RU2440517C1 (en) | Ball joint | |
| KR20120112390A (en) | Ball bearing and corresponding bump stop | |
| JP6049935B1 (en) | Joint yoke for universal joint and universal joint | |
| CN106401968A (en) | Compressor and air conditioner | |
| CN105465167B (en) | Sliding bearing for automotive suspension | |
| WO2013018654A1 (en) | Radial ball bearing | |
| RU2272187C2 (en) | Ball pivot and method of its assembling | |
| CN107975532A (en) | Rolling bearing | |
| KR20130054380A (en) | Fixed type constant velocity joint | |
| KR20110065677A (en) | Constant velocity joint of tripod type | |
| CN201396375Y (en) | Double-row self-aligning ball bearing with anti-bend and anti-edge curl dustproof cover | |
| JPH05256256A (en) | Ball joint | |
| CN218509953U (en) | Double-row angular contact ball bearing for spiral CT machine | |
| US9631676B2 (en) | Tripod joint having low vibration inducing forces | |
| US20030114230A1 (en) | Constant velocity joint |