RU2632052C2

RU2632052C2 - Шарнирное устройство для механического транспортного средства

Info

Publication number: RU2632052C2
Application number: RU2015123813A
Authority: RU
Inventors: Ларс ФОН-ДЕР-ХАР; Хайнфрид ХЕЛЬМС; Франц-Йозеф МАРКВАРДТ; Йенс ДОНЦЕЛЬМАНН; Хольгер РУДОЛЬФ; Андреас РОЗЕНГАРТЕН
Original assignee: Цф Фридрихсхафен Аг
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2017-10-02
Also published as: KR20150097508A; US10173487B2; EP2935914B1; CN104870841A; KR102067621B1; WO2014095188A1; RU2015123813A; EP2935914A1; JP2016502045A; BR112015012359A2; US20150328946A1; DE102012223609A1; CN104870841B; JP6298829B2; BR112015012359B1

Abstract

Изобретение относится к шарнирному устройству. Шарнирное устройство (6) включает в себя простирающийся аксиально палец (8) шарнира и полностью или частично радиально его охватывающий корпус (11). Палец (8) шарнира и корпус (11) выполнены с возможностью, по меньшей мере, поворота относительно друг друга. С шарнирным устройством (6) соотнесена отдельная защита (12, 13) от выпадения для корпуса (11), которая выполнена в виде единого целого с центрировано охватывающей палец (8) шарнира и соотнесенной с корпусом (11) крышечной частью (11b) или другой частью корпуса (11) или закреплена на ней. Защита от выпадения (12, 13) исходит из расположенной по меньшей мере в одном поворотном положении шарнира (6) в осевом продолжении пальца (8) области (14) корпуса (11) и входит в, по меньшей мере, по существу осевой канал (15) пальца (8). Технический результат: облегчение монтажа при сохранении возможности поворачивания шарнира в любом направлении. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение относится к шарнирному устройству, включающему в себя по меньшей мере один палец шарнира и по меньшей мере один полностью или частично охватывающий его корпус, причем палец шарнира и корпус выполнены с возможностью, по меньшей мере, поворота относительно друг друга, и с шарнирным устройством соотнесена отдельная защита от выпадения для корпуса, согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

В шарнирных устройствах данного типа, которые образованы, например, в виде шарового шарнира, часто требуется предусматривать эффективное уплотнение против попадания грязи и воды, чтобы предотвращать нарушения подвижности деталей относительно друг друга, например вследствие истирания или вымывания смазочного средства. Если же такое уплотнение повреждено, то в шарнир может попадать влага, так что расположенная на пальце шаровая гильза и/или подвижно принимающая ее внешняя шаровая чаша повреждается.

Шарнир приобретает люфт, и в течение времени шаровая гильза может перетереться шаровой чашей и корпусом, так что возникнет опасность того, что корпус отойдет от пальца шарнира и тем самым направляющее и удерживающее действие шарнирного устройства будет потеряно. Это представляет собой серьезную угрозу для безопасности.

Известно, что для того чтобы помочь в этом, необходимо установить в пальце шарнира Т-образный анкер, который поперечным ригелем выступает из пальца вверх и над ним входит в зацепление в ответную деталь корпуса. Такой анкер является, однако, в осевом направлении взгляда несимметричным, так что, с одной стороны, поворачивание корпуса по отношению к пальцу в определенных направлениях заметно сковывается и, с другой стороны, затруднен монтаж. В дополнение к этому, в крышке или корпусе должны создаваться ответные поверхности, в которые входит выступающий поперечный ригель. Создание таких поверхностей является конструктивно затратным и требует поднутрений или применения дополнительных деталей.

В основе изобретения лежит проблема, состоящая в достижении здесь улучшения.

Изобретение решает данную проблему посредством механического транспортного средства с отличительными признаками п. 1 формулы изобретения. В отношении предпочтительных форм выполнения и усовершенствований изобретения делается ссылка на зависимые пп. 2-14 формулы изобретения.

Благодаря изобретению согласно п. 1 формулы изобретения за счет того, что защита от выпадения исходит из области корпуса и входит в, по меньшей мере, по существу осевой канал пальца, больше не требуется, чтобы защита от выпадения отклонялась от вращательной симметрии вокруг осевого направления. Благодаря этому облегчен монтаж. Весьма предпочтительно полностью сохраняется возможность поворачивания шарнира в любом направлении.

Если защита от выпадения исходит из области корпуса, которая по меньшей мере в одном поворотном положении шарнира расположена в осевом удлинении пальца, то защита от выпадения может исходить, например, из предназначенной для корпуса крышечной части, которая центрировано охватывает палец. В зависимости от выполнения защита от выпадения может быть выполнена в виде единого целого с данной крышечной частью или с другой частью корпуса или закреплена на ней. Прежде всего, в данном поворотном положении расположение защиты от выпадения в осевом виде сверху является вращательно-симметричным, так что, исходя из данного поворотного положения, шарнирное устройство можно отклонять во все стороны под равновеликими углами.

Если область корпуса, из которой исходит защита от выпадения, является зафиксированной в жесткой области корпуса крышечной частью, то монтаж может быть очень простым. Например, таким образом при монтаже крышечной части одновременно также может войти в палец защита от выпадения.

Один вариант изобретения предусматривает, что защита от выпадения содержит эластично деформируемую стержневую область. Тем самым, например при монтаже крышки, стержневая область может опускаться сквозь оставленный свободным захватный канал пальца и быть законтренной в нем или с расположенной аксиально напротив крышечной части стороны. При этом канал выгодным образом имеет достаточный избыточный размер по отношению к диаметру или поперечной протяженности стержневой области, так что даже при угловом смещении шарнира данная стержневая область не вступает в контакт с фланцем. Благодаря этому механическое повреждение пальца или защиты от выпадения исключено.

Очень недорого и конструктивно просто эластично деформируемая стержневая область может быть выполнена проволочным тросом. Может быть вероятным также эластичный пластмассовый стержень или трос.

Если защита от выпадения аксиально полностью проходит через палец, то она может быть законтрена на аксиально противоположном конце пальца сама по себе или также на фланцевой пластине, которая фиксирует палец на конструктивном элементе, например на корпусе дифференциала. На фигурах можно видеть, что палец может быть выполнен в виде единого целого с фланцевой пластиной.

Другой вариант изобретения предусматривает, что защита от выпадения из области корпуса, на которой она зафиксирована, содержит жесткую стержневую область и опирается внутри осевой протяженности пальца. При этом жесткая горловинная область, например, может впадать в расширенную головную область, которая находится в осевом канале пальца, а своим центром - в центре вращения шарнира. Отклонение шарнира здесь тоже не ограничено. При таком повреждении шарнира, которое оставило бы защиту от выпадения действующей, головная область прижалась бы в этом случае, например, к плечам внутри пальца и могла бы привести в действие находящийся там датчик, который выдает сигнал о повреждении шарнирного устройства.

Механическое транспортное средство по меньшей мере с одним шарнирным устройством по п.п. 1-12 формулы изобретения является особо востребованным.

Прежде всего, такое механическое транспортное средство может быть грузовым автомобилем (NKW), причем такое шарнирное устройство служит среди прочего для направления моста данного механического транспортного средства через один или несколько непосредственно или опосредованно ведущий(-их) от одной или нескольких частей рамы к шарнирному устройству рычаг(-ов) независимой подвески колеса. Обычно для опоры заднего моста согласно изобретению может быть образована к тому же треугольная структура рычагов независимой подвески колеса.

Другие преимущества и отличительные особенности изобретения вытекают из изображенных на чертеже и описанных далее примеров выполнения предмета изобретения.

На чертеже показано:

Фиг. 1 - схематический вид сверху на грузовой автомобиль с воздействующим в виде примера через два образующих треугольник рычага независимой подвески колеса на дифференциал задней оси шарнирным устройством,

Фиг. 2 - детальное изображение в перспективе под наклоном сверху на шарнирное устройство с двумя образующими треугольник рычагами независимой подвески колеса и центральным корпусом, которым охватывается выступающий из фланцевой пластины палец, в схематическом изображенном первом выполнении изобретения,

Фиг. 3 - изображение поперечного разреза шарнирного устройства, примерно соответственно разрезу III-III на фиг. 2,

Фиг. 4 - детальное изображение примера защиты от выпадения с проволочным тросом,

Фиг. 5 - изображение, подобное фиг. 4, но в другом выполнении изобретения с закрепленной в центре вращения пальца шаровой головкой, здесь в максимально отклоненном положении шарнирного устройства,

Фиг. 6 - вид, подобный фиг. 5, но в нулевом положении шарнирного устройства, причем здесь лишь в виде примера на шаровой головке внизу снята лыска,

Фиг. 6А - вид, подобный фиг. 6, но с защитой от выпадения, которая проходит через крышечную часть и законтрена с внешней стороны,

Фиг. 7 - детальное изображение выполнения согласно фиг. 6 с находящимся в нормальном положении устройством защиты от выпадения (слева) и с работающим на растяжение устройством защиты от выпадения (справа).

Схематически изображенное на фиг. 1 механическое транспортное средство 1 образует здесь грузовой автомобиль (NKW) и имеет раму 2 транспортного средства. Такая рама 2 транспортного средства обычно может содержать два боковых лонжерона 3 и несколько поперечин 4 и, в целом, может быть образована различно. Здесь на раме 2 транспортного средства в качестве примера держится по меньшей мере один мост 5, например задний мост.

Согласно изобретению может быть образован, например, также автомобиль для строительных работ или автомобиль повышенной проходимости.

Изображенное механическое транспортное средство 1 снабжено по меньшей мере одним шарнирным устройством 6; возможны также несколько шарнирных устройств описанного ниже подробнее типа. Изображенное здесь шарнирное устройство 6 служит для направления моста 5 данного механического транспортного средства 1. Для этого предусмотрен один или несколько (здесь два) непосредственно или опосредованно ведущих от одной или нескольких частей 3, 4 рамы к шарнирному устройству 6 рычагов 7 независимой подвески колеса в треугольной структуре. Здесь применяется также Х-образная структура рычагов независимой подвески колеса с привязкой в четырех точках. Через шарнирные устройства 6 согласно изобретению могут быть присоединены также другие, соединенные с ходовым механизмом части.

Само шарнирное устройство 6 содержит здесь простирающийся аксиально палец 8 шарнира, который имеет по существу шарообразное расширение 9. Оно может быть образовано интегрированным в палец 8 шарнира или может образовывать отдельный конструктивный блок и по отношению к принимающей чаше 10 шарнира быть поворотно- и качательно-подвижным по типу шарового шарнира. Чаша 10 шарнира прочно охвачена внешним корпусом 11 шарнирного устройства 6, так что подвижность чаши 10 шарнира по отношению к шарообразному расширению 9 одновременно обеспечивает относительную подвижность - здесь в ориентированном вбок от направления F движения направлении поворота и в находящемся в направлении F движения направлении качания - между корпусом 11 и пальцем 8 шарнира. Между корпусом 11 и пальцем 8 шарнира может быть вероятным также прокручивание вокруг оси 12. Такого рода шарнирные устройства 6 могут быть предусмотрены, например, также в шарнирах колес или в направляющих системах подвески переднего моста.

Здесь в виде примера палец 8 шарнира расширен по направлению вниз в пластинообразный фланец 8а, который, например, насажен на корпус дифференциала заднего моста 5. Фланец 8а может также образовывать отдельный по отношению к пальцу 8 конструктивный блок, или же палец 8 может также иметь совершенно иное присоединение к другим частям, а также отличающееся монтажное положение.

Корпус 11 здесь полностью охватывает радиально палец 8 шарнира; альтернативно, возможно также лишь частичное охватывание. Между корпусом 11 и пальцем 8 шарнира дополнительно предусмотрено уплотнение, но здесь не изображено.

Помимо этого шарнирное устройство 6 содержит отдельную защиту 12, 13 от выпадения для корпуса 11, причем данная защита от выпадения исходит из находящейся вне пальца 8 - здесь вверху - области 14 корпуса 11 и оттуда входит в, по меньшей мере, по существу осевой канал 15 пальца 8. Область 14 может быть интегрированной составной частью жесткой части 11а корпуса или отдельной, связанной с ней крышечной части 11b. Данная крышечная часть 11b может находиться, например, аксиально вне пальца 8 и в неотклоненном положении шарнирного устройства 6 быть пронизанной по центру осью 16 шарнира.

В некотором поворотном положении, а именно в так называемом нулевом положении, в котором шарнир не отклонен, область 14, от которой исходит защита 12, 13 от выпадения, находится в осевом удлинении пальца 8. В этом случае защита 12, 13 от выпадения может пролегать в захватном канале 15 прямолинейно и аксиально по центру. В данном поворотном положении расположение защиты 12, 13 от выпадения в осевом виде сверху является полностью вращательно-симметричным, так что, исходя из данного поворотного положения, возможно поворотное отклонение шарнирного устройства во все стороны с равновеликими углами без появления отклонения от изотропии. Поэтому защита 12, 13 от выпадения никоим образом не ограничивает подвижность шарнирного устройства 6.

В первом примере выполнения согласно фиг. 2-4 защита 12 от выпадения содержит эластично деформируемую стержневую область 17. Эластично деформируемая стержневая область 17 образована здесь проволочным тросом. Альтернативно, можно было бы рассматривать также, например, эластично деформируемый пластмассовый стержень, металлическую плоскую полосу, цепь или волокнистый материал.

Показанный здесь стальной трос запрессован, например, в крышечную оконечную часть 18, которая может быть выполнена в виде единого целого с крышечной частью 11b приблизительно в виде гильзообразного корпуса, как на фиг. 3. Альтернативно, крышечная оконечная часть 18 может также иметь, например, внешнюю резьбу и быть завинченной в резьбовую гильзу крышечной части 11b или проходить через нее и быть законтренной с внешней стороны крышечной части 11b.

На аксиально противоположном конце защиты 12 от выпадения тоже возможно несколько вариантов. Здесь защита 12 от выпадения полностью аксиально проходит через палец 8. При этом она опирается на расположенный аксиально напротив области ее крепления к корпусу 11 конец 19 пальца 8. Согласно фиг. 3 там находится охватывающая с зажимом трос резьбовая оконечная часть 20, на которую, например, насажена предварительно аксиально напряженная с помощью пружинной шайбы 21 гайка 22. Запрессованная в резьбовую оконечную часть 20 длина троса 17 составляет, например, несколько более чем 20 мм, диаметр троса составляет, например, 6-8 мм. Пружинная шайба 21 держит трос или подобное в напряжении, но допускает достаточное движение. Если теперь шаровая гильза 9а перетрется корпусом 11, то корпус будет удерживаться на фланце 8а далее с помощью защиты 12 от выпадения.

Для этого пружинная шайба 21 оперта на осевой конец пальца 8. Здесь палец 8 цельно расширяется до пластинообразного фланца 8а, который соединяет палец 8 с другой частью транспортного средства, например с корпусом 23 дифференциала, так что защита 12 от выпадения предохранена на данном фланце 8а. Он может быть образован также отдельно от пальца 8. Альтернативно, было бы также возможно предохранить защиту 12 от выпадения на самом пальце 8.

Дополнительно может быть предусмотрена индикация износа, которая показывает, например, деформацию крышечной части 11b, или в крышечной части 11b может быть расположен элемент, который при растягивающей нагрузке в тросе защиты 12 от выпадения разрушается и выводит через шарнирное устройство наружу краску. Точно так же в тросе 17 возможен датчик, который при растягивающей нагрузке выше лимита выдает сигнал в кабину водителя 27.

В другой форме выполнения изобретения согласно фиг. 5-7 защита 13 от выпадения содержит жесткую стержневую область 24 и опирается внутри осевой протяженности пальца 8. Для этого жесткая горловинная область, например из стали или пластмассы, оканчивается в расширенной головной области 25, которая находится в осевом канале 15 пальца 8. При этом его центр 26 в надлежащем состоянии шарнирного устройства 6 совпадает с центром вращения шарнира 6. При этом является возможным, что головная область 25, в целом, имеет форму шара или как на фиг. 6 и 7, но только с ее обращенной к стержневой области 24 стороны. В неизношенном, надлежащем состоянии шарнирного устройства 6, в котором защита от выпадения не нагружена, головная область 25 сохраняет осевое удаление 28 от суженного горлышка 29 захватного канала 15 (фиг. 7 слева), в то время как при люфте в шарнире 6 может быть настолько притянута к устройству 13 защиты от выпадения, что она может быть прижата к горлышку 29 (фиг. 7 справа). Такое прижатие может быть использовано для выявления износа, например с помощью датчиков давления или посредством замыкания цепи электрического тока.

Как видно на фиг. 6А, защита 13 от выпадения может быть здесь также законтрена снаружи на крышечной части 11b или, как на фиг. 6, завинчена в крышечную часть 11b изнутри, или застопорена на ней иначе.

В данном варианте возможность поворачивания шарнирного устройства 6 в любом направлении тоже полностью сохранена. Для этого предусмотрен проходящий по периметру конический вырез 30, который благодаря сохранению свободного пространства для стержневой области 24 защиты 13 от выпадения сохраняет также большое отклонение шарнира 6.

Поэтому в обоих вариантах сохраняется угол поворота более 50° в любом направлении.

Предполагается, что такого рода шарнирное устройство 6 может быть применено в транспортном средстве 1 в разных местах, прежде всего также внутри рулевого управления и шарниров ходового механизма, например также внутри осевых шарниров.

ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1 механическое транспортное средство

2 рама транспортного средства

3 лонжерон

4 поперечина

5 мост автомобиля

6 шарнирное устройство

7 рычаг независимой подвески колеса

8 палец шарнира 8а фланец

9 шарообразное расширение

10 чаша шарнира

11 корпус

11а жесткая часть корпуса

11b крышечная часть

12 защита от выпадения

13 защита от выпадения

14 исходная область защиты от выпадения

15 захватный канал в пальце

16 ось шарнира

17 эластичная стержневая область

18 крышечная оконечная часть

19 конец пальца

20 резьбовая оконечная часть

21 пружинная шайба

22 гайка

23 корпус дифференциала

24 жесткая стержневая область

25 головная область

26 центр шарнира

27 кабина водителя

28 осевое удаление

29 горлышко

30 вырез.

Claims

1. Шарнирное устройство (6), включающее в себя простирающийся аксиально палец (8) шарнира и полностью или частично радиально его охватывающий корпус (11), причем палец (8) шарнира и корпус (11) выполнены с возможностью, по меньшей мере, поворота относительно друг друга, и с шарнирным устройством (6) соотнесена отдельная защита (12, 13) от выпадения для корпуса (11), которая выполнена в виде единого целого с центрировано охватывающей палец (8) шарнира и соотнесенной с корпусом (11) крышечной частью (11b) или другой частью корпуса (11) или закреплена на ней, отличающееся тем, что защита от выпадения (12, 13) исходит из расположенной по меньшей мере в одном поворотном положении шарнира (6) в осевом продолжении пальца (8) области (14) корпуса (11) и входит в, по меньшей мере, по существу осевой канал (15) пальца (8).

2. Шарнирное устройство (6) по п. 1, отличающееся тем, что в данном поворотном положении расположение защиты (12, 13) от выпадения в осевом виде сверху является вращательно-симметричным.

3. Шарнирное устройство (6) по п. 1, отличающееся тем, что из данного поворотного положения возможно поворотное отклонение шарнирного устройства (6) во все стороны с равновеликими углами.

4. Шарнирное устройство (6) по п. 1, отличающееся тем, что область (14) корпуса, из которой исходит защита (12, 13) от выпадения, является крышечной частью (11b), которая зафиксирована в жесткой области (11а) корпуса.

5. Шарнирное устройство (6) по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что защита (12) от выпадения содержит эластично деформируемую стержневую область (17).

6. Шарнирное устройство (6) по п. 5, отличающееся тем, что эластично деформируемая стержневая область (17) образована проволочным тросом.

7. Шарнирное устройство (6) по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что защита (12, 13) от выпадения аксиально полностью проходит через палец (8).

8. Шарнирное устройство (6) по п. 5, отличающееся тем, что защита (12, 13) от выпадения аксиально полностью проходит через палец (8).

9. Шарнирное устройство (6) по п. 8, отличающееся тем, что защита (12) от выпадения опирается на расположенный аксиально напротив ее области (14) крепления к корпусу (11) конец (19) пальца (8).

10. Шарнирное устройство (6) по п. 8, отличающееся тем, что защита от выпадения зафиксирована на соединяющем палец с другой частью транспортного средства фланце или на служащей опорой шарниру части транспортного средства.

11. Шарнирное устройство (6) по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что защита (13) от выпадения из области (14) корпуса, на которой она зафиксирована, содержит жесткую стержневую область (24) и опирается внутри осевой протяженности пальца (8).

12. Шарнирное устройство (6) по п. 11, отличающееся тем, что жесткая горловинная область (24) оканчивается в расширенной головной области (25), которая находится в осевом канале (15) пальца (8), а своим центром - в центре (26) вращения шарнира (6).

13. Шарнирное устройство (6) по п. 12, отличающееся тем, что между головной областью (25) и областью (14) корпуса, в которой зафиксирована защита (13) от выпадения, предусмотрено суженное горлышко (29) канала (15).

14. Механическое транспортное средство (1) по меньшей мере с одним шарнирным устройством (6) по одному из пп. 1-13.

15. Механическое транспортное средство (1) по п. 14, отличающееся тем, что оно является грузовым автомобилем (NKW) и шарнирное устройство (6) служит для направления моста (5) данного механического транспортного средства (1) через один или несколько непосредственно или опосредованно ведущий(-их) от одной или нескольких частей (3, 4) рамы к шарнирному устройству (6) рычаг(-ов) (7) независимой подвески колеса.