RU2648649C1

RU2648649C1 - Ball hinge

Info

Publication number: RU2648649C1
Application number: RU2017117845A
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Семенов
Original assignee: Александр Алексеевич Семенов
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-03-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to a hinge support, in particular for a ball joint with a bearing of a sliding bearing. Said ball joint comprises a body in which a finger with a ball head is installed, an insert consisting of two parts made in the form of a truncated spherical shell made of elastoplastic material. Above insert has radial apertures made uniformly along the circumference in the supporting surface at the end of the truncated portion of the equatorial plane for lubrication, and further comprises a gasket of elastic material in the form of a segment of a spherical shell with a flange and radial holes positioned coaxially with the apertures of the insert and filled with a lubricant. On its top, the liner with the gasket is closed with an adjustable cap with a thread and a wrench head.

EFFECT: technical result: the creation of a self-lubricating hinged support, which is characterized by simplicity of construction and improved characteristics with respect to vibration damping, at the same time the operational wear of the slip layer material is compensated for the operation of the hinge support.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к шарнирной опоре, в частности, для шарового шарнира с вкладышем подшипника скольжения и может быть использовано в шаровых шарнирах управляемых колес и шарнирных соединениях рулевых механизмов транспортных средств.The invention relates to a pivot bearing, in particular, for a ball joint with a plain bearing liner and can be used in ball joints of steered wheels and articulated joints of steering mechanisms of vehicles.

В шаровых шарнирах при работе возникают износы характеризующиеся увеличением зазора в шарнире между сферой шарового пальца и вкладышами, в результате увеличиваются ударные нагрузки, способствующие выходу из строя шарнира.In ball joints during operation, wear occurs, characterized by an increase in the gap in the joint between the sphere of the ball finger and the liners, as a result, shock loads increase, contributing to the failure of the joint.

Известен шаровой шарнир содержащий корпус, шаровой палец и вкладыш между ними, выполненный с овальным отверстием, крышку, охватывающую овальную поверхность и зафиксированную в верхней части корпуса. При сборке шарового шарнира шаровую головку устанавливают в сферическое гнездо вкладыша с овальным отверстием, вставляют в корпус. Устанавливают крышку, при этом продольные оси овальных отверстий вкладыша и крышки совмещают с плоскостью качения шарового пальца и посредством радиального обжатия верхней части корпуса фиксируют вкладыш и крышку в корпусе. (Патент на изобретение RU №2151926, МПК F16C 11/06, опубл. 23.11.1998 г.).Known ball joint comprising a housing, a ball finger and a liner between them, made with an oval hole, a cover covering the oval surface and fixed in the upper part of the housing. When assembling the ball joint, the ball head is installed in the spherical socket of the insert with an oval hole, inserted into the housing. A lid is installed, while the longitudinal axis of the oval holes of the liner and the lid are combined with the rolling plane of the ball pin and the liner and lid are fixed in the housing by radial compression of the upper part of the housing. (Patent for invention RU No. 2151926, IPC F16C 11/06, publ. 11/23/1998).

Недостатком описанного выше шарнира является то, что необходимый натяг создается кольцевой деформацией верхней части вкладыша при сборке шарового шарнира. Возникающие контактные напряжения на внутренней сферической поверхности полимерного вкладыша имеют неравномерный характер и обеспечивают неравномерный износ шарнира.The disadvantage of the hinge described above is that the necessary interference is created by the annular deformation of the upper part of the liner during assembly of the ball joint. The resulting contact stresses on the inner spherical surface of the polymer liner are uneven and provide uneven hinge wear.

Из известных наиболее близким по технической сущности является Шарнирная опора для шарового шарнира включает два сферических вкладыша подшипника скольжения, которые имеют слой скольжения, содержащий скользящий материал, и. по меньшей мере, один стабильный по форме несущий слой. Вкладыши подшипника скольжения дополнительно содержат, по меньшей мере, один упругий слой, который размещен во вкладыше подшипника скольжения с предварительным натяжением в направлении, перпендикулярном направлению расширения слоя. Кроме того, изобретение относится к шаровому шарниру, включающему шарообразную головку шарнира и сферическую шарнирную опору, а также к предпочтительному применению предлагаемой, согласно изобретению, шарнирной опоры. (Патент RU 2432506, МПК F16C 11/06, опубл. 27.10.2011 г.).Of the known closest in technical essence is the hinge support for the ball joint includes two spherical bearings of the sliding bearing, which have a sliding layer containing a sliding material, and. at least one form-stable carrier layer. The plain bearing shells further comprise at least one elastic layer that is housed in the plain bearing shell with pre-tensioning in a direction perpendicular to the direction of expansion of the layer. In addition, the invention relates to a ball joint, including a spherical head of the hinge and a spherical hinge bearing, as well as to the preferred use of the proposed, according to the invention, hinge bearing. (Patent RU 2432506, IPC F16C 11/06, publ. 10/27/2011).

Недостаток заключается в том, что конструкция обладает низкой жесткостью и прочностью. Скользящий материал имеет ресурс и не восполняется.The disadvantage is that the design has low rigidity and strength. Sliding material has a resource and is not replenished.

Предлагаемое изобретение направлено на создание равномерного контактного напряжения по всей сферической поверхности вкладыша, соприкасающегося со сферической поверхностью шарового пальца, создание упругой деформации вкладышей, повышение ресурса шарнира при эксплуатации.The present invention is directed to creating uniform contact stress across the entire spherical surface of the liner in contact with the spherical surface of the ball finger, creating elastic deformation of the liners, increasing the hinge resource during operation.

Поставленная задача решается тем, что конструкция полимерного антифрикционного вкладыша, состоящего из двух частей, для обеспечения равномерного контактного напряжения по всей сферической поверхности шарового пальца выполнена следующим образом:The problem is solved in that the design of the polymer antifriction liner, consisting of two parts, to ensure uniform contact stress across the spherical surface of the ball pin is made as follows:

внутренняя часть верхнего вкладыша - в виде части сферической поверхности, имеет радиальные отверстия, заполненные смазкой, выполненные равномерно по окружности в опорной поверхности у торца усеченной части экваториальной плоскости для смазывания;the inner part of the upper liner - in the form of a part of a spherical surface, has radial holes filled with grease, made uniformly around the circumference in the supporting surface at the end of the truncated part of the equatorial plane for lubrication;

между верхним вкладышем и крышкой вставлена прокладка из упругого материала в виде сегмента сферической оболочки с фланцем и радиальными отверстиями, заполненные смазкой, расположенными соосно с отверстиями вкладыша, и заполненные смазочным материалом. Прокладка обеспечивает демпфирование шарового шарнира и служит для хранения смазки;between the upper liner and the lid a gasket of elastic material is inserted in the form of a segment of a spherical shell with a flange and radial holes, filled with grease, located coaxially with the holes of the liner, and filled with lubricant. The gasket provides damping of the ball joint and serves to store lubricant;

сверху вкладыш с прокладкой закрыты регулируемой крышкой с резьбой и головкой под ключ, для компенсации износа.on top, the liner with gasket is closed by an adjustable threaded cap and a turnkey head to compensate for wear.

В отверстиях прокладки имеется смазка, которая через отверстия верхнего вкладыша попадает на опорную поверхность шарового пальца, смазывая поверхности вкладыша и шарового пальца. Крышка с резьбой поджимает прокладку к верхней части вкладыша, чем обеспечивается регулировка зазора в сопряжении.There is grease in the holes of the gasket, which, through the holes of the upper liner, enters the supporting surface of the ball pin, lubricating the surfaces of the liner and ball pin. A threaded cover presses the gasket to the upper part of the liner, which ensures adjustment of the clearance in the interface.

На фиг. 1 схематически изображен общий вид устройства шарового шарнира.In FIG. 1 schematically shows a General view of the device of the ball joint.

Шаровой шарнир содержит корпус 1, в котором установлены палец 4 с шаровой головкой 3, вкладыш, состоящий из двух частей 2,5, выполненных в виде усеченной сферической оболочки из упругопластичного материала, отличающийся тем, что вкладыш имеет радиальные отверстия 7, выполненные равномерно по окружности в опорной поверхности у торца усеченной части экваториальной плоскости для смазывания, а также дополнительно содержит прокладку 6 из упругого материала в виде сегмента сферической оболочки с фланцем и радиальными отверстиями 8 расположенными соосно с отверстиями вкладыша 7, и заполненные смазочным материалом, сверху вкладыш с прокладкой закрыты регулируемой крышкой 9 с резьбой и головкой под ключ 10.The ball joint comprises a housing 1, in which a finger 4 with a ball head 3 is mounted, an insert consisting of two parts 2.5 made in the form of a truncated spherical shell of elastoplastic material, characterized in that the insert has radial holes 7 made uniformly around the circumference in the supporting surface at the end of the truncated part of the equatorial plane for lubrication, and also further comprises a gasket 6 of elastic material in the form of a segment of a spherical shell with a flange and radial holes 8 located coaxially with the openings of the liner 7, and filled with lubricant, the top insert with seal closed adjustable cover 9 with turnkey threaded head 10.

Шаровой шарнир работает следующим образом. В процессе эксплуатации шарнира под воздействием циклических знакопеременных внешних нагрузок палец 4 с шаровой головкой 3 поворачивается вокруг своей оси и качается на угол α относительно продольной оси полости корпуса шарнира и центра сферической головки пальца. При качании на угол α смазка, находящаяся в радиальных отверстиях вкладыша 7 и прокладки 8 проникает в полости между шаровой головкой 3 пальца и внутренними поверхностями корпуса 1 и вкладыша 2,5, перемещается в направлении поворота сферической головки пальца, попадает под сферическую поверхность вкладыша 2,5, смазывая ее. Одновременно с поворотом и вращением шаровой головки пальца 3 смазка перемещается, перемешивается внутри контакта поверхностей 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 finger 4 with the ball head 3 rotates around its axis and swings by an angle α relative to the longitudinal axis of the cavity of the hinge body and the center of the spherical head of the finger. When swinging at an angle α, the lubricant located in the radial holes of the liner 7 and the gasket 8 penetrates into the cavity between the ball head 3 of the finger and the inner surfaces of the housing 1 and the liner 2.5, moves in the direction of rotation of the spherical head of the finger, falls under the spherical surface of the liner 2, 5, lubricating her. Simultaneously with the rotation and rotation of the ball head of the finger 3, the lubricant moves, mixes inside the contact surfaces and is drawn into the friction zone between the finger head and the liner. The wedge-shaped form of the gaps in the border areas of contact of the system of lubricating channels of the liner, spherical ball head of the ball and lubricant improves access and facilitates the penetration of lubricant into the friction zone and, accordingly, the forced lubrication of the friction parts of the hinge. Thus, the wedge-shaped form of the gaps in the boundary contact areas of the liner lubrication channel system, the spherical ball head of the ball and grease, in combination with the rotation and swinging of the ball pin inside the hinge, as well as the forced movement of lubricant through the liner lubrication channel system during operation of the hinge, most effectively provide capture and supply of lubricant to the friction zone between the liner and the spherical head of the ball pin, which accordingly improves the technical characteristics of the hinge and extends with ok its operation.

Технический результат: создание самосмазывающейся шарнирной опоры, которая характеризуется простотой конструкции и улучшенными характеристиками относительно демпфирования колебаний, при этом в которой компенсирован эксплуатационный износ материала слоя скольжения при эксплуатации шарнирной опоры.EFFECT: creation of a self-lubricating articulated support, which is characterized by simplicity of design and improved characteristics with respect to vibration damping, while compensating for operational wear of the material of the sliding layer during operation of the articulated support.

Claims

The ball joint contains a housing in which a finger with a ball head is mounted, an insert consisting of two parts made in the form of a truncated spherical shell of an elastoplastic material, characterized in that the insert has radial holes made uniformly around the circumference in the supporting surface at the end of the truncated part the equatorial plane for lubrication, and also additionally contains a strip of elastic material in the form of a segment of a spherical shell with a flange and radial holes located coaxially with liner holes, and filled with lubricant, on top of the liner with gasket closed adjustable cap with thread and a turnkey head.