RU77922U1

RU77922U1 - VEHICLE BALL JOINT

Info

Publication number: RU77922U1
Application number: RU2007104728/22U
Authority: RU
Inventors: Зинаида Даниловна Симагаева
Original assignee: Тихоненко Олег Олегович
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2008-11-10

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к транспортному машиностроению и может быть применено при изготовлении и использовании шаровых опор (сферических шарниров, шаровых шарниров, пальцев шаровых и др.) подвески транспортных средств. Задачей изобретения является увеличение срока службы шаровой опоры транспортного средства. Поставленная задача решается тем, что шаровая опора транспортного средства содержит корпус, палец с шаровой головкой, вкладыш, расположенный между шаровой головкой и корпусом, и шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области, при этом область с меньшей твердостью расположена на полюсной поверхности шаровой головки и/или на срединной поверхности шаровой головки, при этом диаметр пальца в месте сопряжения с шаровой головкой составляет величину от 25% до 75% от диаметра шаровой головки. Техническим результатом изобретения является более равномерное распределение нагрузки от шаровой головки на вкладыш и корпус опоры во время работы опоры при действии осевых нагрузок на палец (движения транспортного средства). Согласно изобретению шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области.The proposed technical solution relates to transport engineering and can be used in the manufacture and use of ball bearings (spherical joints, ball joints, ball fingers, etc.) of the vehicle suspension. The objective of the invention is to increase the service life of the ball bearings of the vehicle. The problem is solved in that the ball bearing of the vehicle comprises a body, a finger with a ball head, an insert located between the ball head and the body, and the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while with less hardness is located on the pole surface of the ball head and / or on the middle surface of the ball head, while the diameter of the finger at the interface with the ball head is from 25% to 75% of the diameter ball head. The technical result of the invention is a more uniform distribution of the load from the ball head on the liner and the bearing housing during the operation of the support under the action of axial loads on the finger (vehicle movement). According to the invention, the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region.

Description

Описание изобретенияDescription of the invention

Область техники, к которой относится изобретение. Предлагаемое техническое решение относится к транспортному машиностроению и может быть применено при изготовлении и использовании шаровых опор (сферических шарниров, шаровых шарниров, пальцев шаровых и др.) подвески транспортных средств.The technical field to which the invention relates. The proposed technical solution relates to transport engineering and can be used in the manufacture and use of ball bearings (spherical joints, ball joints, ball fingers, etc.) of the vehicle suspension.

Уровень техники.The level of technology.

В настоящее время шаровые опоры характеризуются наличием корпуса, пальца с шаровой головкой, вкладыша. Вкладыш располагается между шаровой головкой и корпусом. Через шаровую опору передается нагрузка, например, от кузова транспортного средства на шасси, от рулевой тяги на подвеску и т.п. At present, ball bearings are characterized by the presence of a body, a finger with a ball head, and a liner. The insert is located between the ball head and housing. The load is transmitted through the ball joint, for example, from the vehicle body to the chassis, from the steering link to the suspension, etc.

Шаровые опоры работают в условиях циклического нагружения и крутящих моментов, действующих от пальца на шаровую головку, вкладыш и корпус. При этом шаровая головка и вкладыш нагреваются. Температура нагрева зависит от состояния дороги и может достигать сотен градусов.Ball joints operate under cyclic loading and torques acting from the finger on the ball head, liner and body. In this case, the ball head and liner heat up. The heating temperature depends on the condition of the road and can reach hundreds of degrees.

Нагрузки, передаваемые через шаровую опору, зависят от конструкции подвески и динамики движения транспортного средства.The loads transmitted through the ball bearing depend on the suspension design and the dynamics of the vehicle.

В силу шаровой формы головки, нагрузка от шаровой головки на вкладыш передается неравномерно по поверхности контакта головки и вкладыша. Максимальное усилие от головки на вкладыш действует там, где угол между касательной к поверхности головки и вектором действующей силы равен девяносто градусов (см. фиг.6, позицию 23).Due to the spherical shape of the head, the load from the ball head to the liner is transmitted unevenly along the contact surface of the head and liner. The maximum force from the head to the liner acts where the angle between the tangent to the surface of the head and the vector of the acting force is ninety degrees (see Fig.6, position 23).

Усилие от головки на вкладыш не действует там, где касательная к поверхности головки и вектор действующей силы параллельны (см. фиг.6, позицию 45).The force from the head on the liner does not act where the tangent to the surface of the head and the vector of the acting force are parallel (see Fig.6, position 45).

Учитывая то, что опора работает в условиях высоких температур, вкладыш и смазка, расположенная на нем (в нем) разогреваются. Коэффициент температурного расширения металла, из которого выполняют головку, на порядок (а зачастую и более чем на порядок) ниже коэффициента температурного расширения материала вкладыша и веществ, из которых Given that the support operates at high temperatures, the liner and grease located on it (in it) are heated. The coefficient of thermal expansion of the metal from which the head is made is an order of magnitude (and often more than an order of magnitude) lower than the coefficient of thermal expansion of the liner material and substances, of which

выполнена смазка. Это приводит к тому, что на вкладыш действуют большие сжимающие нагрузки, вызванные нагреванием и отсутствием свободного объема для расширения материала вкладыша. Нагрев вкладыша порождает сжимающие усилия на шаровую головку.lubricated. This leads to the fact that large compressive loads act on the liner caused by heating and the absence of free volume to expand the liner material. Heating the liner generates compressive forces on the ball head.

В местах приложения максимального усилия от головки на вкладыш (с учетом температурных нагрузок), последний быстрее изнашивается и разрушается, что сокращает срок службы шаровой опоры.In places where maximum force is applied from the head to the liner (taking into account temperature loads), the latter wears out and collapses faster, which reduces the service life of the ball joint.

Известна шаровая опора, содержащий корпус с кольцевой ступенькой на внутренней боковой поверхности, палец с шаровой головкой, установленный в корпусе, первый эластичный вкладыш, выполненный с наружным фланцем и с кольцевой ступенькой на его внутренней поверхности, второй эластичный вкладыш полусферической формы, ответной шаровой головке, с канавками на его наружной поверхности, и фиксирующий элемент, установленный в корпусе со стороны, противоположной пальцу, первый вкладыш размещен на шаровой головке со стороны пальца, а его фланец размещен на кольцевой ступеньке корпуса, второй вкладыш размещен на шаровой головке внутри первого вкладыша с возможностью контакта торца с кольцевой ступенькой и в контакте с фиксирующим элементом, и с целью улучшения эксплуатационных возможностей путем автоматического поддержания гарантированной плотности посадки шаровой головки при обеспечении подачи смазки на головку от действия динамических нагрузок, канавки расположены концентрично, а плоскости, в которых они выполнены, перпендикулярны оси пальца /Патент на изобретение РФ №2029895 с датой публикации 27.02.1995 года/.Known ball bearing comprising a housing with an annular step on the inner side surface, a finger with a ball head mounted in the housing, a first elastic insert made with an outer flange and with an annular step on its inner surface, a second elastic insert of a hemispherical shape, a mating ball head, with grooves on its outer surface, and a fixing element mounted in the housing on the side opposite the finger, the first insert is placed on the ball head on the finger side, and its flange ra placed on the annular step of the housing, the second liner is placed on the ball head inside the first liner with the possibility of contacting the end face with the annular step and in contact with the locking element, and in order to improve operational capabilities by automatically maintaining the guaranteed tightness of the ball head while providing lubricant to the head from dynamic loads, grooves are concentric, and the plane in which they are made are perpendicular to the axis of the finger / RF Patent No. 2029895 with the date of publication of February 27, 1995.

Недостаток аналога в том, что, решая проблему смазки, в конструкции прослаблен вкладыш. Вкладыш содержит канавки со стенками и дном, в местах сопряжения стенки и дна при действии нагрузки образуется концентрация напряжений. В случае если через место сопряжения проходит вектор нагрузки от головки на вкладыш, то данное место на вкладыше испытывает максимальные нагрузки и разрушается быстрее других.The disadvantage of the analogue is that, solving the lubrication problem, the liner is weakened in the design. The insert contains grooves with walls and a bottom; stress concentration is formed in the places where the wall and the bottom meet. If the load vector from the head to the liner passes through the interface, then this place on the liner experiences maximum loads and is destroyed faster than others.

Кроме того известна шаровая опора, содержащая корпус, палец со сферической головкой, вкладыш, охватывающий сферическую головку /Патент на полезную модель РФ №43046 с датой публикации 27.12.2004 года/. Недостаток аналога в том, что поверхность головки сферическая и при передаче нагрузки от головки на вкладыш всегда имеется место на поверхности головки, через которое на вкладыш передается максимальное усилие. Это усилие гораздо In addition, a ball bearing is known, comprising a housing, a finger with a spherical head, an insert covering a spherical head / Utility Model Patent of the Russian Federation No. 43,046 with a publication date of December 27, 2004 /. A disadvantage of the analogue is that the head surface is spherical and when transferring the load from the head to the insert, there is always a place on the surface of the head through which maximum force is transmitted to the insert. This effort is much

большее, чем усилия, действующие на другие места вкладыша. Именно в таком месте происходит быстрое разрушение вкладыша.more than the efforts exerted on other places of the liner. It is in this place that the liner quickly breaks down.

Также известна шаровая опора транспортного средства, содержащая корпус в форме полусферы, палец с головкой установленной в полусферу корпуса, полимерный вкладыш, размещенный между ними и защитный чехол /Патент на полезную модель РФ №49936 с датой публикации 10.12.2005 года/. Недостаток аналога тот же, что и недостатки вышеописанных аналогов.Also known is a ball bearing of a vehicle, comprising a hemispherical body, a finger with a head mounted in the hemisphere of the body, a polymer insert placed between them and a protective cover / Utility Model Patent of the Russian Federation No. 49936 with publication date 10.12.2005 /. The disadvantage of the analogue is the same as the disadvantages of the above analogues.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению, взятому в качестве прототипа, является техническое решение, в котором шаровая опора транспортного средства содержит корпус, палец с шаровой головкой, вкладыш, расположенный между шаровой головкой и корпусом /Патент на изобретение РФ №2080497, опубликованный 27.05.1997 года/. На наружной поверхности вкладыша выполнены кольцевые канавки.Closest to the claimed technical solution, taken as a prototype, is a technical solution in which the ball joint of the vehicle comprises a housing, a finger with a ball head, an insert located between the ball head and the housing / Patent for invention of the Russian Federation No. 2080497, published 05/27/1997 of the year/. Annular grooves are made on the outer surface of the liner.

Недостаток прототипа в том, что поверхность контакта вкладыша и корпуса уменьшена за счет наличия канавок. Каждая канавка содержит стенки и дно. В продольном сечении шаровой опоры наружная граница вкладыша содержит вогнутые участки и выпуклые участки. Судя по чертежу, глубина вогнутости (канавки) и высота выпуклости составляют примерно половину толщины вкладыша. При действии осевой нагрузки, а также нагрузки, действующей под углами до 15 градусов к оси вкладыша, практически вся нагрузка от вкладыша на корпус передается через выступы. К тому же, если вектор нагрузки проходит через место сопряжения стенки и дна канавки, то данное место на вкладыше испытывает максимальные нагрузки и разрушается быстрее других.The disadvantage of the prototype is that the contact surface of the liner and the housing is reduced due to the presence of grooves. Each groove contains walls and a bottom. In a longitudinal section of the ball joint, the outer boundary of the liner contains concave sections and convex sections. Judging by the drawing, the depth of concavity (grooves) and the height of the bulge are approximately half the thickness of the liner. Under the action of axial load, as well as the load acting at angles of up to 15 degrees to the axis of the liner, almost all the load from the liner to the body is transmitted through the protrusions. In addition, if the load vector passes through the interface between the wall and the bottom of the groove, then this place on the insert experiences maximum loads and is destroyed faster than others.

Для того чтобы предотвратить разрушение вкладыша целесообразно более равномерное распределение нагрузки от шаровой головки на вкладыш и корпус опоры во время работы опоры при действии осевых нагрузок на палец.In order to prevent the destruction of the liner, it is advisable to more evenly distribute the load from the ball head on the liner and the bearing housing during the operation of the bearing under the action of axial loads on the finger.

Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.

Задачей изобретения является увеличение срока службы шаровой опоры транспортного средства.The objective of the invention is to increase the service life of the ball bearings of the vehicle.

Поставленная задача решается тем, что шаровая опора транспортного средства содержит корпус, палец с шаровой головкой, вкладыш, расположенный между шаровой головкой и корпусом, и шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области, при этом область с меньшей твердостью расположена на полюсной The problem is solved in that the ball bearing of the vehicle comprises a body, a finger with a ball head, an insert located between the ball head and the body, and the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while with less hardness located on the pole

поверхности шаровой головки и/или на срединной поверхности шаровой головки, при этом диаметр пальца в месте сопряжения с шаровой головкой составляет величину от 25% до 75% от диаметра шаровой головки.the surface of the ball head and / or on the middle surface of the ball head, while the diameter of the finger at the interface with the ball head is from 25% to 75% of the diameter of the ball head.

От аналогов изобретение отличается тем, что шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области, при этом область с меньшей твердостью расположена на полюсной поверхности шаровой головки и/или на срединной поверхности шаровой головки, при этом диаметр пальца в месте сопряжения с шаровой головкой составляет величину от 25% до 75% от диаметра шаровой головки.The invention differs from analogues in that the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while the region with lower hardness is located on the pole surface of the ball head and / or on the middle surface of the ball head, while the diameter finger at the interface with the ball head is a value of from 25% to 75% of the diameter of the ball head.

При этом максимальная толщина вкладыша составляет величину от 5% до 25% от диаметра шаровой головки.Moreover, the maximum thickness of the liner is from 5% to 25% of the diameter of the ball head.

Шаровая опора предназначена для передачи нагрузки от кузова или элемента кузова транспортного средства на подвеску. Палец с шаровой головкой выполнен с возможностью отклонения от продольной оси шаровой опоры в продольной плоскости шаровой опоры, а также выполнен с возможностью вращения относительно продольной оси пальца при любом отклоненном угловом положении пальца относительно продольной оси шаровой опоры.The ball bearing is designed to transfer the load from the body or body element of the vehicle to the suspension. A finger with a ball head is configured to deviate from the longitudinal axis of the ball joint in the longitudinal plane of the ball joint, and is also configured to rotate relative to the longitudinal axis of the finger for any deviated angular position of the finger relative to the longitudinal axis of the ball joint.

Имеются также шаровые опоры, которые передают нагрузки и имеют только возможность вращения относительно продольной оси пальца (продольной оси шаровой опоры).There are also ball bearings that transfer loads and have only the possibility of rotation relative to the longitudinal axis of the finger (longitudinal axis of the ball bearing).

Область с меньшей твердостью располагают на поверхности головки, контактирующей с вкладышем при любом угловом положении пальца относительно корпуса. Для большинства опор поверхность головки, контактирующая с вкладышем при любом угловом положении пальца относительно корпуса охватывает нижнюю поверхность шаровой головки и срединную поверхность шаровой головки.The area with less hardness is located on the surface of the head in contact with the liner at any angular position of the finger relative to the housing. For most bearings, the surface of the head in contact with the liner at any angular position of the finger relative to the housing covers the lower surface of the ball head and the middle surface of the ball head.

Техническим результатом изобретения является более равномерное распределение нагрузки от шаровой головки на вкладыш и корпус опоры во время работы опоры при действии осевых нагрузок на палец (движения транспортного средства). Согласно изобретению шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области.The technical result of the invention is a more uniform distribution of the load from the ball head on the liner and the bearing housing during the operation of the support under the action of axial loads on the finger (vehicle movement). According to the invention, the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region.

Определение. Твердость - способность материала сопротивляться проникновению в него другого материала.Definition Hardness - the ability of a material to resist the penetration of another material into it.

При работе опоры головка и вкладыш разогреваются. Коэффициент температурного расширения материала вкладыша на порядок (зачастую и более) выше коэффициента температурного расширения материала головки, а прочностные характеристики современных вкладышей равны или выше прочностных характеристик головок и корпуса (смотри анализ прочностных характеристик материалов вкладышей и головок в разделе «Осуществление изобретения»). Вкладыш расположен между головкой и корпусом, поэтому пространство для его температурного расширения ограничено. В связи с этим, во время работы опоры и ее нагреве вкладыш расширяется, деформируя головку. Так как головка на своей поверхности имеет область с пониженной твердостью, а значит и прочностью, то эта область подвержена большей деформации, чем область с повышенной твердостью. Деформация поверхности головки в данной области будет больше чем деформация области с повышенной твердостью. На поверхности головки в области пониженной твердости образуется впадина (углубление, вогнутость поверхности), заполненная расширившимся материалом вкладыша.During the operation of the support, the head and liner are heated. The coefficient of thermal expansion of the material of the liner is an order of magnitude (often more) higher than the coefficient of thermal expansion of the material of the head, and the strength characteristics of modern liners are equal to or higher than the strength characteristics of the heads and body (see the analysis of the strength characteristics of the materials of the liners and heads in the section "Implementation of the invention"). The insert is located between the head and the housing, so the space for its thermal expansion is limited. In this regard, during the operation of the support and its heating, the liner expands, deforming the head. Since the head on its surface has a region with reduced hardness, and hence strength, this region is subject to greater deformation than the region with increased hardness. The deformation of the surface of the head in this area will be greater than the deformation of the area with high hardness. On the surface of the head in the area of reduced hardness, a cavity (a depression, concavity of the surface) is formed, filled with expanded material of the liner.

Нагрузка от шаровой головки на вкладыш передается по поверхности контакта головки и вкладыша, в том числе по поверхности впадины. Максимальное усилие от головки на вкладыш действует там, где угол между касательной к поверхности головки и вектором действующей силы равен девяносто градусов, а минимальное усилие действует там, где угол между касательной к поверхности головки и вектором действующей силы минимален или стремится к нулю. Наличие впадины на поверхности изменяет эпюру действующих нагрузок от головки на вкладыш. Элемент вкладыша, находящийся во впадине подвергается большим нагрузкам, по сравнению с ситуацией, если бы на этом месте отсутствовала впадина. Таким образом, наличие области или областей на поверхности шаровой головки с пониженной твердостью изменяет эпюру действующих нагрузок от головки на вкладыш. Например, при осевом сжатии опоры и выполнении срединной поверхности шаровой головки пониженной твердости по сравнению с пальцевой поверхностью и полюсной поверхностью, нагрузка, действующая на вкладыш со стороны головки, перераспределится с полюсной поверхности на срединную поверхность. Нагрузка от полюса и от полюсной поверхности головки на вкладыш уменьшится. В связи с этим увеличится срок службы вкладыша и шаровой опоры в целом.The load from the ball head to the liner is transmitted along the contact surface of the head and liner, including along the surface of the cavity. The maximum force from the head to the liner acts where the angle between the tangent to the surface of the head and the force vector is ninety degrees, and the minimum force acts where the angle between the tangent to the surface of the head and the force vector is minimal or tends to zero. The presence of a cavity on the surface changes the diagram of the current loads from the head to the liner. The insert element located in the cavity is subjected to greater loads, compared with the situation if there was no cavity in this place. Thus, the presence of a region or regions on the surface of a ball head with reduced hardness changes the plot of the current loads from the head to the liner. For example, when axially compressing the support and performing the middle surface of the ball head of reduced hardness compared to the finger surface and the pole surface, the load acting on the liner from the side of the head is redistributed from the pole surface to the middle surface. The load from the pole and from the pole surface of the head to the liner will decrease. In this regard, the service life of the liner and ball joint as a whole will increase.

Другим техническим результатом изобретения является удержание смазки на участках поверхности с пониженной твердостью шаровой головки при нагревании головки и вкладыша во время работы шаровой опоры. Применяемые в шаровых опорах смазки имеют коэффициент теплового расширения на порядок больше, чем коэффициент теплового расширения головки, поэтому при нагревании головки и вкладыша смазка расширяется и выдавливается из пространства между головкой и вкладышем. Если головка выполнена по поверхности равнопрочной, то смазка во время работы опоры и действии осевой нагрузки на палец выдавливается с полюсной поверхности головки, что способствует еще большему нагреву вкладыша и его разрушению. Если на полюсной поверхности головки имеется область или области с пониженной твердостью, то во время работы опоры, нагреве вкладыша и смазки данная область или области на поверхности пальца деформируются в большей степени, чем область или области с повышенной прочностью. На поверхности головки образуется впадина или образуются впадины, где задерживается смазка, которая участвует в работе трущихся поверхностей пальца и вкладыша, способствует скольжению поверхностей, уменьшению нагрева вкладыша, продлению его срока службы.Another technical result of the invention is the retention of lubricant on surface areas with reduced hardness of the ball head while heating the head and liner during operation of the ball joint. The lubricants used in ball bearings have a thermal expansion coefficient an order of magnitude greater than the thermal expansion coefficient of the head, so when the head and liner are heated, the lubricant expands and extrudes from the space between the head and liner. If the head is made on the surface of equal strength, then the lubricant is squeezed out of the pole surface of the head during the operation of the support and the axial load on the finger, which contributes to even more heating of the liner and its destruction. If on the pole surface of the head there is a region or regions with reduced hardness, then during the operation of the support, heating of the liner and lubricant, this region or regions on the surface of the finger are deformed to a greater extent than the region or regions with increased strength. A depression forms on the surface of the head or depressions form, where the lubricant is retained, which is involved in the work of the friction surfaces of the finger and the liner, helps to slip surfaces, reduce the heating of the liner, and extend its service life.

Таким образом, наличие на поверхности шаровой головки области с пониженным значением твердости дает возможность материалу вкладыша и смазке расширяться в эту область при их нагреве. В условиях сильного нагрева наличие объема для расширения способствует сохранению целостности вкладыша и удержанию смазки в области на поверхности головки.Thus, the presence on the surface of the ball head of a region with a reduced hardness value allows the liner material and lubricant to expand into this region when they are heated. Under conditions of strong heating, the presence of a volume for expansion contributes to maintaining the integrity of the liner and retaining lubricant in the area on the surface of the head.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет заявить, что предлагаемое техническое решение имеет ряд конструктивных изменений, позволяющих достигнуть поставленной задачи, что соответствует таким критериям изобретения как "новизна" и "изобретательский уровень".Comparative analysis with the prototype allows us to state that the proposed technical solution has a number of structural changes that allow us to achieve the task, which meets the criteria of the invention such as "novelty" and "inventive step".

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фиг.1 изображен вертикальный разрез шаровой опоры; на фиг.2 изображен палец с шаровой головкой и на поверхности головки расположены область 9 и область 11 пониженной твердости относительно твердости остальной поверхности 10 шаровой головки; на фиг.3 изображен палец с шаровой головкой и на поверхности головки расположены области 14, 15, 16 и 17 с пониженной твердости относительно твердости остальной поверхности 13 Figure 1 shows a vertical section of a ball bearing; figure 2 shows a finger with a ball head and on the surface of the head are located region 9 and region 11 of reduced hardness relative to the hardness of the remaining surface 10 of the ball head; figure 3 shows a finger with a ball head and on the surface of the head are areas 14, 15, 16 and 17 with reduced hardness relative to the hardness of the rest of the surface 13

шаровой головки; на фиг.4 изображен вертикальный разрез шаровой опоры. Показана деформация области головки с пониженной твердостью; на фиг.5 показан выносной элемент I-I с впадиной на поверхности головки; на фиг.6 показана эпюра нагрузок при осевом сжатии шаровой опоры-прототипа; на фиг.7 показана эпюра нагрузок при осевом сжатии заявленной опоры; на фиг.8 показан выносной элемент II-II с эпюрой 39 нагрузки от элемента головки на элемент вкладыша; на фиг.9 показана эпюра нагрузок при осевом сжатии заявленной опоры при наличии на поверхности головки выступа и впадины; на фиг.10 показан выносной элемент III-III с эпюрой 42 нагрузки от элемента головки на элемент вкладыша; на фиг.11 показан выносной элемент IV-IV с эпюрой 57 нагрузки от элемента головки на элемент вкладыша; на фиг.12 показан палец с шаровой головкой и на головке обозначены пальцевая поверхность 47, срединная поверхность 48, полюсная поверхность 50, срединная линия 49 поверхности головки, полюс 51 головки.ball head; figure 4 shows a vertical section of a ball bearing. Shown is the deformation of the head region with reduced hardness; figure 5 shows the remote element I-I with a cavity on the surface of the head; figure 6 shows the plot of the loads during axial compression of the ball bearings of the prototype; Fig.7 shows a plot of the loads during axial compression of the claimed support; on Fig shows a remote element II-II with a diagram 39 of the load from the head element to the element of the liner; figure 9 shows the plot of the loads during axial compression of the claimed support in the presence on the surface of the protrusion head and trough; figure 10 shows the remote element III-III with the diagram 42 of the load from the head element to the element of the liner; 11 shows a remote element IV-IV with a diagram 57 of the load from the head element to the element of the liner; 12 shows a finger with a ball head and finger surface 47, a median surface 48, a pole surface 50, a median line 49 of the head surface, a pole 51 of the head are indicated on the head.

Осуществление изобретения.The implementation of the invention.

Шаровая опора транспортного средства (см. фиг.1) содержит корпус 3, палец 1 с шаровой головкой 2, вкладыш 4, расположенный между шаровой головкой 2 и корпусом 3. Шаровая головка на своей поверхности содержит две области 5 и 6, и твердость области 6 меньше твердости области 5, которая охватывает область 6 с пониженной твердостью. На корпусе расположен фланец 7 для закрепления опоры на элементе транспортного средства. При этом область 6 с меньшей твердостью расположена на срединной поверхности шаровой головки, а именно занимает часть срединной поверхности шаровой головки.The ball bearing of the vehicle (see Fig. 1) comprises a housing 3, a finger 1 with a ball head 2, an insert 4 located between the ball head 2 and the housing 3. The ball head on its surface contains two regions 5 and 6, and the hardness of region 6 less hardness region 5, which covers region 6 with low hardness. A flange 7 is located on the body for securing the support on the vehicle element. The region 6 with less hardness is located on the middle surface of the ball head, namely it occupies part of the middle surface of the ball head.

Диаметр пальца в месте сопряжения с головкой составляет величину 48% от диаметра шаровой головки. Максимальная толщина вкладыша составляет величину 14.8% от диаметра шаровой головки.The diameter of the finger at the interface with the head is 48% of the diameter of the ball head. The maximum thickness of the liner is 14.8% of the diameter of the ball head.

В опытной отработке использовались опоры с диаметром шаровой головки 26.97 мм.In experimental testing, supports with a ball head diameter of 26.97 mm were used.

Опытная отработка заявленной опоры показала, что наиболее эффективно технический результат достигается, когда область с меньшей твердостью расположена на срединной поверхности шаровой головки. Однако технический результат также достигается, когда область с меньшей твердостью расположена на полюсной поверхности шаровой головки.Experimental testing of the claimed support showed that the most effective technical result is achieved when the area with less hardness is located on the middle surface of the ball head. However, the technical result is also achieved when the area with less hardness is located on the pole surface of the ball head.

Таким образом, в изобретении отличительными от прототипа признаками являются следующие признаки: область с меньшей твердостью расположена на полюсной поверхности шаровой головки и/или на срединной поверхности шаровой головки.Thus, in the invention, the following features are distinguishing from the prototype: the area with less hardness is located on the pole surface of the ball head and / or on the middle surface of the ball head.

Области 9 и 11 (см. фиг.2) с меньшей твердостью по сравнению с окружающей из областью 10 расположены на срединной поверхности шаровой головки, а также на полюсной поверхности шаровой головки. Границы областей обозначены пунктирной линией. Полюс обозначен позицией 12, продольная нейтральная осевая линия или продольная нейтральная ось пальца с шаровой головкой обозначена позицией 14. Ось 14 является продольной осью шаровой опоры при нахождении пальца в нейтральном положении.Regions 9 and 11 (see FIG. 2) with lower hardness compared with the surrounding region 10 are located on the middle surface of the ball head, as well as on the pole surface of the ball head. The boundaries of the regions are indicated by a dashed line. The pole is indicated by 12, the longitudinal neutral center line or the longitudinal neutral axis of the finger with the ball head is indicated by 14. Axis 14 is the longitudinal axis of the ball bearing when the finger is in the neutral position.

Полюс 12 шаровой головки расположен на поверхности головки с диаметрально противоположной стороны от пальца 8 на осевой линии 14 пальца с шаровой головкой. Осевая линия - это продольная ось пальца с шаровой головкой.The pole 12 of the ball head is located on the surface of the head with a diametrically opposite side from the finger 8 on the axial line 14 of the finger with the ball head. The centerline is the longitudinal axis of the finger with a ball head.

Области 15, 16 и 17 (см. фиг.3) с меньшей твердостью по сравнению с окружающей их областью 13 расположены на полюсной поверхности шаровой головки.Region 15, 16 and 17 (see figure 3) with less hardness compared with the surrounding region 13 are located on the pole surface of the ball head.

На фиг.12 показан палец с шаровой головкой и на головке обозначена пальцевая поверхность 47 с высотой 54, которая равна Р. При этомOn Fig shows a finger with a ball head and on the head is indicated a finger surface 47 with a height of 54, which is equal to P.

P=D/3,P = D / 3,

где D - диаметр головки, обозначенный позицией 53.where D is the diameter of the head indicated by 53.

На фиг.12 показан палец с шаровой головкой и на головке обозначена срединная поверхность 48 с высотой 55, которая равна С. При этомOn Fig shows a finger with a ball head and on the head the middle surface 48 with a height of 55, which is equal to C., is indicated.

C=D/3.C = D / 3.

На фиг.12 показан палец с шаровой головкой и на головке обозначена полюсная поверхность 50 с высотой 56, которая равна X. При этом12 shows a finger with a ball head and the pole surface 50 with a height 56, which is equal to X, is indicated on the head.

X=D/3.X = D / 3.

Корпус может содержать одну деталь, а может содержать две детали и более.The housing may contain one part, and may contain two parts or more.

Работает заявленная опора следующим образом.The claimed support works as follows.

Шаровая опора транспортного средства передает нагрузку от кузова или элемента кузова транспортного средства на подвеску, на колесо или другой элемент шасси. Нагрузка 24 (фиг.4) прикладывается к пальцу опоры и передается через головку 19 и вкладыш 18 к корпусу опоры. Другим вариантом нагружения может быть следующий: нагрузка прикладывается к корпусу опоры и передается через вкладыш и головку к пальцу опоры. Далее будем рассматривать первую схему нагружения.The ball joint of the vehicle transfers the load from the body or the body element of the vehicle to the suspension, wheel or other chassis element. The load 24 (figure 4) is applied to the finger of the support and is transmitted through the head 19 and the liner 18 to the housing of the support. Another loading option may be the following: the load is applied to the support housing and transmitted through the liner and head to the support finger. Next, we will consider the first loading scheme.

Опыт эксплуатации транспортных средств показывает, что при работе опоры головка 19 (см. сриг.4), вкладыш 18 и смазка, находящаяся между головкой и вкладышем разогреваются. Причем температура разогрева может доходить до 500-550 и более градусов Кельвина, в зависимости от состояния дороги и скорости движения транспортного средства.The operating experience of vehicles shows that during the operation of the support, the head 19 (see Fig. 4), the liner 18 and the grease located between the head and the liner are heated. Moreover, the heating temperature can reach 500-550 and more degrees Kelvin, depending on the condition of the road and the speed of the vehicle.

Во время работы опоры корпус, как правило, всегда менее нагрет, чем вкладыш или головка, так как он находится снаружи опоры и охлаждается.During the operation of the support, the housing, as a rule, is always less heated than the liner or head, since it is located outside the support and is cooled.

Вкладыш изготавливают из полимерного материала. Температурный коэффициент линейного расширения полимеров, применяющихся в качестве вкладышей шаровых опор принимает значения из диапазона от 72·10^-6 1/K до 550·10^-6 1/K /4, 5/.The liner is made of a polymeric material. The temperature coefficient of linear expansion of polymers used as liners of ball bearings takes values from the range from 72 · 10 ^-6 1 / K to 550 · 10 ^-6 1 / K / 4, 5 /.

Температурный коэффициент линейного расширения связан с деформацией «I» тела следующей зависимостью:The linear expansion temperature coefficient is related to the “I” deformation of the body by the following relationship:

I=LαT,I = LαT,

где L - линейный размер тела, для вкладыша это толщина вкладыша, для головки это диаметр головки;where L is the linear size of the body, for the liner is the thickness of the liner, for the head is the diameter of the head;

α - температурный коэффициент линейного расширения;α is the temperature coefficient of linear expansion;

Т - температура в Кельвинах.T is the temperature in Kelvin.

Температурный коэффициент линейного расширения различных сталей и сплавов, применяющихся в качестве головок шаровых опор принимает значения из диапазона от 8.15·10^-6 1/K до 19.1·10^-6 1/K /6, 7/.The temperature coefficient of linear expansion of various steels and alloys used as ball bearing heads takes values from the range from 8.15 · 10 ^-6 1 / K to 19.1 · 10 ^-6 1 / K / 6, 7 /.

Температурный коэффициент расширения смазок, в том числе применяющихся во вкладышах шаровых опор принимает значения из диапазона от 341·10^-6 1/K до 638·10^-6 1/K и более /7, 8/.The temperature coefficient of expansion of lubricants, including those used in ball bearings, takes values from the range from 341 · 10 ^-6 1 / K to 638 · 10 ^-6 1 / K and more / 7, 8 /.

Предел прочности высокопрочных полимерных, композиционных материалов, из которых изготавливают вкладыши, принимает значения из диапазона от 2600 до 7350 МПа. Предел прочности углеродистых сталей, применяемых для изготовления пальца с головкой, а также корпуса, принимает значения из диапазона от 320 до 1150 МПа. Предел прочности высокопрочных сталей принимает значения из диапазона от 900 до 2050 МПа /8, 9/.The tensile strength of high-strength polymer, composite materials from which the liners are made, takes values from the range from 2600 to 7350 MPa. The tensile strength of carbon steels used for the manufacture of a finger with a head, as well as the body, takes values from the range from 320 to 1150 MPa. The tensile strength of high-strength steels takes values from the range from 900 to 2050 MPa / 8, 9 /.

Сравнительный анализ механических характеристик вкладышей, смазок и головок показывает, что температурный коэффициент линейного расширения вкладышей и смазки гораздо больше, чем температурный коэффициент линейного расширения головок. А прочностные характеристики современных вкладышей выше прочностных характеристик головок и корпусов шаровых опор.A comparative analysis of the mechanical characteristics of liners, greases, and heads shows that the temperature coefficient of linear expansion of liners and lubricants is much greater than the temperature coefficient of linear expansion of heads. And the strength characteristics of modern liners are higher than the strength characteristics of the heads and bodies of ball bearings.

Вкладыш 18 (см. фиг.5) расположен между головкой и корпусом, поэтому пространство для его температурного расширения ограничено. В связи с этим, во время работы опоры и ее нагреве вкладыш 18 расширяется, деформируя головку 19. Так как головка 19 на своей поверхности имеет область 20 с пониженной твердостью, а значит и прочностью, то эта область подвержена большей деформации, чем область с повышенной твердостью. На фиг.5 область с повышенной твердостью расположена на поверхности головки и граничит с областью 20 и обозначена позицией 22. Другая область с повышенной твердостью обозначена позицией 21 и также граничит с областью 20. На поверхности головки в области пониженной твердости образуется впадина, заполненная расширившимся материалом вкладыша 18.The insert 18 (see figure 5) is located between the head and the housing, therefore, the space for its thermal expansion is limited. In this regard, during the operation of the support and its heating, the liner 18 expands, deforming the head 19. Since the head 19 on its surface has a region 20 with reduced hardness, and hence strength, this region is subject to greater deformation than the region with increased hardness. 5, a region with increased hardness is located on the surface of the head and borders on region 20 and is indicated by 22. Another region with increased hardness is indicated by 21 and also borders on region 20. A depression is formed on the surface of the head in the region of reduced hardness, filled with expanded material insert 18.

У прототипа осевая нагрузка 25 от шаровой головки на вкладыш передается по поверхности контакта головки и вкладыша (см. фиг.6). Эпюра нагрузки такова, что максимальная сила воздействия головки на вкладыш приходится на точку 23, расположенную на поверхности вкладыша. Именно в этой точке наиболее вероятное разрушение вкладыша. Отметим, что в точке 45 осевая нагрузка практически не передается от головки на вкладыш.The prototype axial load 25 from the ball head to the liner is transmitted along the contact surface of the head and liner (see Fig.6). The diagram of the load is such that the maximum force of the head on the liner falls on the point 23 located on the surface of the liner. It is at this point that the most likely damage to the liner is. Note that at point 45, the axial load is practically not transmitted from the head to the liner.

В заявленной опоре (см. фиг.7 и 8) нагрузка прикладывается к пальцу 31 и далее на головку 37. Нагрузка от головки 37 передается на вкладыш 38 в том числе и по поверхности впадины 35. На фиг.7 показаны возможные крайние положения 33 и 32 пальца 31 относительно продольной нейтральной оси пальца.In the claimed support (see Figs. 7 and 8), the load is applied to the finger 31 and then to the head 37. The load from the head 37 is transferred to the insert 38 including along the surface of the cavity 35. In Fig. 7, the possible extreme positions 33 and 32 fingers 31 relative to the longitudinal neutral axis of the finger.

Большее усилие от головки на вкладыш действует там, где больший угол между касательной к поверхности головки и вектором действующей силы. Таким More force from the head to the liner acts where there is a greater angle between the tangent to the surface of the head and the vector of the acting force. So

образом, на верхней (как показано на фиг.35) части впадины появляется усилие 39 от головки 37 на вкладыш 38. На фиг.8 с целью удобства восприятия вкладыш 38 не заштрихован, а головка 37 заштрихована. Элемент вкладыша, находящийся во впадине подвергается большим нагрузкам, по сравнению с ситуацией, если бы на этом месте отсутствовала впадина. Таким образом, наличие области 35 с пониженной твердостью изменяет эпюру действующих нагрузок от головки на вкладыш, делает эпюру более равномерной по поверхности соприкосновения головки и вкладыша.Thus, on the upper (as shown in Fig. 35) part of the cavity, a force 39 appears from the head 37 to the insert 38. In Fig. 8, for convenience, the insert 38 is not shaded, and the head 37 is shaded. The insert element located in the cavity is subjected to greater loads, compared with the situation if there was no cavity in this place. Thus, the presence of region 35 with reduced hardness changes the diagram of the acting loads from the head to the liner, making the plot more uniform along the contact surface of the head and liner.

Нагрузка от полюса и от полюсной поверхности головки на вкладыш уменьшится. В связи с этим увеличится срок службы вкладыша и шаровой опоры в целом.The load from the pole and from the pole surface of the head to the liner will decrease. In this regard, the service life of the liner and ball joint as a whole will increase.

При опытной отработке образца опоры срединная поверхность головки выполнялась меньшей твердости, чем остальная поверхность головки. Головка изготавливалась из высокопрочной стали 40ХГСН3ВА. Область с повышенной твердостью выполнялась со значением твердости по Бринеллю 5100 МПа. Область с пониженной твердостью выполнять со значением твердости по Бринеллю 3950 МПа.During the experimental testing of the support sample, the middle surface of the head was less hard than the rest of the head surface. The head was made of high-strength steel 40KHGSN3VA. The area with increased hardness was performed with a Brinell hardness value of 5100 MPa. An area with reduced hardness should be performed with a Brinell hardness value of 3950 MPa.

Для сравнительного анализа была изготовлена опора-аналог, у которой головка выполнялась равнотвердой по поверхности со значением твердости по Бринеллю 5100 МПа.For comparative analysis, an analog support was made, in which the head was made equally hard on the surface with a Brinell hardness value of 5100 MPa.

Определение. Твердость по Бринеллю определяется вдавливанием стального шарика в испытуемую поверхность материала головки как среднее напряжение, приходящееся на единицу поверхности отпечатка шарика. При изготовлении опытных образцов опор твердость замерялась с помощью электронного твердомера ТЭМП-4 /10/.Definition The Brinell hardness is determined by pressing a steel ball into the test surface of the head material as the average stress per unit surface area of the ball imprint. In the manufacture of prototype supports, the hardness was measured using an electronic hardness tester TEMP-4/10 /.

Упрочнение поверхности головки осуществлялось вихревой обработкой с помощью быстровращающихся роликов. Способ упрочнения описан в источнике /11/.Hardening of the surface of the head was carried out by vortex processing using fast-rotating rollers. The method of hardening is described in the source / 11 /.

Для построения эпюр нагрузок использовались фольговые тензорезисторы, в частности 2ФКП-5×200 и др., закрепляемые на наружной поверхности вкладыша.To construct the load diagrams, foil strain gages were used, in particular 2FKP-5 × 200 and others, fixed on the outer surface of the liner.

При нагружении головки опытной опоры и головки опоры-аналога осевой нагрузкой было установлено, что нагрузка на полюсе головки опытной опоры на 11.5% ниже нагрузки на полюсе опоры-аналога.When loading the head of the experimental support and the head of the analog support with axial load, it was found that the load at the pole of the head of the experimental support is 11.5% lower than the load at the pole of the analog support.

Целесообразно, чтобы отношение величины меньшего значения твердости к величине большего значения твердости составляло от 0.5 до 0.95.It is advisable that the ratio of the value of a lower value of hardness to the value of a larger value of hardness is from 0.5 to 0.95.

Диаметр области с пониженной твердостью может составлять от 1 мм до 10 мм и более.The diameter of the region of reduced hardness can be from 1 mm to 10 mm or more.

Диаметр области с повышенной твердостью также может составлять от 1 мм до 10 мм и более.The diameter of the area with high hardness can also be from 1 mm to 10 mm or more.

После испытаний была осуществлена разборка опытной опоры. При визуальном (через микроскоп) контроле головки было установлено, что на поверхности области с пониженной твердостью наблюдалась концентрация смазки, а на прилегающей области (с повышенной твердостью) смазка визуально не наблюдалась. Таким образом, подтверждено удержание смазки на участках поверхности с пониженной твердостью шаровой головки при нагревании головки и вкладыша во время работы шаровой опоры.After the tests, the experimental support was disassembled. By visual (through a microscope) control of the head, it was found that on the surface of the area with reduced hardness, a lubricant concentration was observed, and on the adjacent area (with increased hardness), lubrication was not visually observed. Thus, it is confirmed that grease is retained on surface areas with reduced hardness of the ball head during heating of the head and liner during operation of the ball joint.

В процессе экспериментальной отработки заявленной опоры, а именно при нагревании головки и вкладыша во время работы шаровой опоры, поворотах головки относительно продольной оси пальца, а также поворотах головки в продольной плоскости пальца с шаровой головкой, замечено эффективное выдавливание смазки из вкладыша при прохождении элемента вкладыша через область с пониженной твердостью пальца. Данная область в большей степени деформируется с образованием впадины, чем окружающая поверхность головки. При прохождении вкладыша, пропитанного смазкой через впадину, из него выдавливается смазка, которая участвует в работе трущихся поверхностей пальца и вкладыша, способствует скольжению поверхностей, уменьшению нагрева вкладыша, продлению его срока службы.During the experimental testing of the declared support, namely, when the head and the liner are heated during the operation of the ball joint, the head rotates relative to the longitudinal axis of the finger, and also the head rotates in the longitudinal plane of the finger with the ball head, effective extrusion of grease from the liner is observed when the liner element passes through area with reduced hardness of the finger. This area is more deformed with the formation of a cavity than the surrounding surface of the head. When passing through the liner, impregnated with grease through the cavity, lubricant is squeezed out of it, which participates in the work of the rubbing surfaces of the finger and liner, helps to slip surfaces, reduce the heating of the liner, and extend its service life.

При изготовлении головок с несколькими областями пониженной и повышенной твердости (см. фиг.2 и 3) применялись методы термического упрочнения и разупрочнения металла, используемые в металлургии.In the manufacture of heads with several areas of low and high hardness (see figure 2 and 3), methods of thermal hardening and softening of the metal used in metallurgy were used.

Работы по созданию заявленной опоры показали, что целесообразно на поверхности головки выполнять впадины и/или выпуклости (см. фиг.9 и 10 выносные элементы III-III и IV-IV), как при равнотвердой поверхности головки, так и при наличии на головке областей повышенной и пониженной твердостью.Work on the creation of the claimed support showed that it is advisable to perform hollows and / or bulges on the surface of the head (see Figs. 9 and 10, external elements III-III and IV-IV), both with an equally hard surface of the head and with areas on the head increased and reduced hardness.

Глубина впадины не должна превышать величины максимальной температурной деформации вкладыша. С целью повышения надежности работы опоры целесообразно, чтобы глубина впадины не превышала 50% от величины максимальной температурной деформации вкладыша.The depth of the depression should not exceed the maximum temperature deformation of the liner. In order to increase the reliability of the support, it is advisable that the depth of the depression does not exceed 50% of the maximum temperature deformation of the liner.

Опытная отработка опор при различных внешних воздействиях (действующих силах, углах приложения силы относительно оси пальца, температурах вкладыша и головки) с различными типами вкладышей показала, что глубина впадины на головке не должна превышать величины «G». При этомExperimental testing of supports under various external influences (acting forces, angles of application of force relative to the axis of the finger, temperatures of the liner and head) with various types of liners showed that the depth of the depression on the head should not exceed the value of "G". Wherein

G=0.25 h,G = 0.25 h,

где h - толщина вкладыша.where h is the thickness of the liner.

Высота выступа не должна превышать величины максимальной упругой деформации вкладыша. С целью повышения надежности работы опоры целесообразно, чтобы высота выступа не превышала 50% от величины максимальной упругой деформации вкладыша.The height of the protrusion should not exceed the maximum elastic deformation of the liner. In order to increase the reliability of the support, it is advisable that the height of the protrusion does not exceed 50% of the maximum elastic deformation of the liner.

Опытная отработка опор с различными типами вкладышей и в различных условиях внешнего воздействия показала, что высота выступа на головке не должна превышать величины «V». При этомExperimental testing of supports with various types of inserts and under various conditions of external influence showed that the height of the protrusion on the head should not exceed the value of "V". Wherein

V=0.05h.V = 0.05h.

При осевом нагружении опоры усилие передается на палец, головку 43 (см. фиг.9) и через поверхность головки на вкладыш 44. В связи с тем, что на поверхности головки расположена впадина, то нагрузка 57 (см. фиг.11) от стенки впадины передается на вкладыш 44 (вкладыш не заштрихован).With axial loading of the support, the force is transmitted to the finger, the head 43 (see Fig. 9) and through the surface of the head to the liner 44. Due to the fact that a cavity is located on the surface of the head, the load 57 (see Fig. 11) from the wall trough is transferred to the liner 44 (the liner is not shaded).

Так как на головке расположен выступ 40 (см. фиг.9 и 10), то нагрузка 42 от стенки выступа 40 передается на вкладыш 44 (вкладыш не заштрихован).Since the protrusion 40 is located on the head (see Figs. 9 and 10), the load 42 from the wall of the protrusion 40 is transferred to the insert 44 (the insert is not shaded).

Результирующее усилие на полюсе головки от головки на вкладыш уменьшится, Усилие более равномерно будет распределяться по поверхности вкладыша, что позволит продлить срок его службы, а также срок службы опоры в целом.The resulting force on the pole of the head from the head to the liner will decrease. The force will be more evenly distributed on the surface of the liner, which will extend its service life, as well as the service life of the support as a whole.

Данная конструкция головки может описываться следующим образом:This head design can be described as follows:

шаровая головка в продольном сечении на границе сечения, содержит вогнутый участок, причем глубина вогнутости не превышает величины «G»;the ball head in a longitudinal section at the boundary of the section contains a concave portion, and the depth of concavity does not exceed the value of "G";

шаровая головка в продольном сечении на границе сечения содержит выпуклый участок, причем высота выпуклости не превышает величины «V»;the ball head in a longitudinal section at the boundary of the section contains a convex section, and the height of the convexity does not exceed the value of "V";

шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области, при этом в продольном сечении на границе сечения шаровая головка содержит вогнутый участок;the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while in the longitudinal section at the boundary of the section, the ball head contains a concave section;

шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области, при этом в продольном сечении на границе сечения шаровая головка содержит выпуклый участок;the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while in the longitudinal section at the boundary of the section, the ball head contains a convex section;

шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области, при этом в продольном сечении на срединном участке границы сечения, содержит вогнутый участок, причем глубина вогнутости не превышает величины «G»;the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while in a longitudinal section in the middle section of the section boundary, it contains a concave section, and the depth of concavity does not exceed the value “G”;

шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области, при этом в продольном сечении на срединном участке границы сечения содержит выпуклый участок, причем высота выпуклости не превышает величины «V»;the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while in a longitudinal section in the middle section of the section boundary contains a convex section, and the height of the convexity does not exceed the value "V";

шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области, при этом в продольном сечении на полюсном участке границы сечения, содержит вогнутый участок, причем глубина вогнутости не превышает величины «G»;the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while in the longitudinal section at the pole portion of the section boundary, it contains a concave portion, and the depth of concavity does not exceed the value "G";

шаровая головка на своей поверхности содержит две области, и твердость одной из областей меньше твердости другой области, при этом в продольном сечении на полюсном участке границы сечения содержит выпуклый участок, причем высота выпуклости не превышает величины «V».the ball head on its surface contains two regions, and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while in the longitudinal section at the pole portion of the boundary of the section contains a convex section, and the height of the convexity does not exceed the value "V".

Вогнутый участок располагают на границе продольного сечения, контактирующей с вкладышем при любом угловом положении пальца относительно корпуса.The concave portion is located on the boundary of the longitudinal section in contact with the liner at any angular position of the finger relative to the housing.

Выпуклый участок также располагают на границе продольного сечения, контактирующей с вкладышем при любом угловом положении пальца относительно корпуса.The convex section is also located on the boundary of the longitudinal section in contact with the liner at any angular position of the finger relative to the housing.

При этом палец с шаровой головкой выполнен с возможностью углового поворота в продольной плоскости шаровой опоры относительно продольной оси пальца на угол до 30 градусов, а также палец с шаровой головкой выполнен с возможностью вращения относительно продольной оси пальца.In this case, the finger with the ball head is made with the possibility of angular rotation in the longitudinal plane of the ball bearing relative to the longitudinal axis of the finger by an angle of up to 30 degrees, and the finger with the ball head is made with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis of the finger.

В общем случае областей с меньшей твердостью на поверхности шаровой головки может быть несколько, например, как показано на фиг.2 и 3. Поэтому совокупность признаков, описывающих отличие изобретение от прототипа может быть сформулирована следующим образом: шаровая головка на своей поверхности содержит, по меньшей мере, три области с различной твердостью, причем значения твердостей двух областей различаются максимально.In the general case, there can be several areas with lower hardness on the surface of the ball head, for example, as shown in FIGS. 2 and 3. Therefore, the set of features describing the difference between the invention and the prototype can be formulated as follows: the ball head on its surface contains at least at least three areas with different hardness, and the hardness values of the two areas differ as much as possible.

Определение выпуклого и вогнутого участка границы сечения.Definition of a convex and concave section of a section boundary.

Анализ профиля, границы сечения или участка границы сечения изделия, в частности головки шаровой опоры, удобно проводить в полярной системе координат по знаку кривизны. Если профиль задан уравнениемThe analysis of the profile, section boundary or section of the product section boundary, in particular the ball joint head, is conveniently carried out in the polar coordinate system by the sign of curvature. If the profile is given by the equation

ρ=ρ(φ),ρ = ρ (φ),

где ρ - радиус-вектор,where ρ is the radius vector,

φ - полярный угол,φ is the polar angle,

то кривизна профиля рассчитывается по формулеthen the curvature of the profile is calculated by the formula

Если весь профиль (граница сечения) детали выпуклый или вогнутый, то кривизна не меняет знака. Поскольку в знаменателе подкоренное выражение находится в четной степени, он всегда положителен и на знак кривизны не влияет. Если кривая профиля детали имеет вогнутости, то кривизна ее на этих участках отрицательна K<0. Если кривая профиля выпукла, то K>0.If the entire profile (section boundary) of the part is convex or concave, then the curvature does not change sign. Since the radical expression is even in the denominator, it is always positive and does not affect the sign of curvature. If the profile curve of the part has concavities, then its curvature in these sections is negative K <0. If the profile curve is convex, then K> 0.

Для выявления участков различной выпуклости и вогнутости необходимо построение графика К=К(φ), анализ которого определит вогнутые и выпуклые участки границы сечения.To identify areas of different convexity and concavity, it is necessary to construct a graph K = K (φ), the analysis of which will determine the concave and convex sections of the section boundary.

Внесенные конструктивные изменения, отличающие изобретение от прототипа позволяют достичь технического результата, а именно достичь более равномерного распределения нагрузки от шаровой головки на вкладыш и корпус опоры во время работы опоры при действии осевых нагрузок на палец.The structural changes that distinguish the invention from the prototype allow to achieve a technical result, namely to achieve a more uniform distribution of the load from the ball head to the liner and the bearing housing during the operation of the support under the action of axial loads on the finger.

Источники информацииInformation sources

1. Патент на изобретение РФ №2029895 с датой публикации 27.02.1995 года.1. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2029895 with the date of publication of February 27, 1995.

2. Патент на полезную модель РФ №43046 с датой публикации 27.12.2004 года.2. Patent for utility model of the Russian Federation No. 43,046 with a publication date of December 27, 2004.

3. Патент на изобретение РФ №2080497, опубликованный 27.05.1997 года.3. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2080497, published on 05/27/1997.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - 6-е издание. М.: Машиностроение, 1982. Т 1-3.4. Anuryev V.I. Reference designer-mechanical engineer. - 6th edition. M .: Engineering, 1982. T 1-3.

5. Справочник по электротехническим материалам. - 2-е издание / Под ред. Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева. Л.: Энергия. 1976.5. Handbook of electrical materials. - 2nd edition / Ed. Yu.V. Koritsky, V.V. Pasynkov, B. M. Tareev. L .: Energy. 1976.

6. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике; Справочник / Под ред. Б.Е.Неймарка. М. - Л.: Энергия, 1967.6. Physical properties of steels and alloys used in the energy sector; Handbook / Ed. B.E. Neymark. M. - L .: Energy, 1967.

7. Таблицы физических величин: Справочник. - 1-е изд. / Под ред. И.К.Кикоина. М.: Атомиздат. 1976.7. Tables of physical quantities: Reference. - 1st ed. / Ed. I.K. Kikoina. M .: Atomizdat. 1976.

8. Физические величины: Справочник / А.П.Бабичев, Н.А.Бабушкина, и др. Под ред. И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. - М.: Энергоиздат, 1991.8. Physical quantities: Reference book / AP Babichev, NABabushkina, and others. Ed. I.S. Grigorieva, E.Z. Meilikhova. - M.: Energoizdat, 1991.

9. Справочник металлиста: В 5 томах. Т2 / Под ред. А.Г.Рахштадта, В.А.Брострема. М. Машиностроение, 1976.9. Handbook of metalworker: In 5 volumes. T2 / Ed. A.G. Rakhstadt, V.A. Brostrem. M. Engineering, 1976.

10. Паспорт ТЭМП-4.4271-001 ПС. Твердомер электронный малогабаритный переносной программируемый.10. Passport TEMP-4.4271-001 PS. The hardness gage is electronic small-sized portable programmable.

11. СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ РЕСУРСА СФЕРИЧЕСКОГО ШАРНИРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. Патент РФ №2103571 с датой публикации 27 января 1998 года.11. METHOD FOR INCREASING THE SPHERICAL HINGE RESOURCE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION. RF patent No. 2103571 with a publication date of January 27, 1998.

Claims

A vehicle ball joint comprising a body, a finger with a ball head, an insert located between the ball head and the body, characterized in that the ball head on its surface contains two regions and the hardness of one of the regions is less than the hardness of the other region, while the region with less hardness located on the pole surface of the ball head and / or on the middle surface of the ball head, the diameter of the finger at the interface with the ball head is from 25 to 75% of the diameter of the ball head .