SU580376A1

SU580376A1 - Ball-and-socket joint

Info

Publication number: SU580376A1
Application number: SU7602317965A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Давидович Дербаремдикер; Евгений Николаевич Осинкин; Николай Емельянович Каледин; Марк Соломонович Альперович
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1976-01-29
Publication date: 1977-11-15

Description

Изобретение относитс к детал м машин и в частности к шаровым шарнирам, примеи емым в траиспортных средствах.The invention relates to machine parts and, in particular, to ball joints used in transport means.

Известен шаровой шарнир, преимушественно дл реактивной штанги балансирной подвески транспортных средств, с уплотнительным устройством, состо шим из базируюшегос на конусной части шарового пальца торцевого уплотнени , поджатого с нат гом к опорной чашке головки реактивной штанги и отдел ющего рабочую пару трени от внешней среды I. Недостатками этих конструкций шарниров вл етс ограниченный ресурс вследствие возможного нарушени герметичности , трудоемкость технического обслул ивани из-за большого количества точек смазки и значительный расход дорогосто шей смазки.A ball joint is known, mainly for a rocking arm of a vehicle's suspension bracket, with a sealing device consisting of a mechanical seal based on the conical part of the ball pin, pressed against the support cup of the jet head and separating the working friction pair from the external medium I. The disadvantages of these designs of hinges is the limited resource due to a possible leakage, the laboriousness of technical servicing due to the large number of lubrication points and s significant consumption of expensive lubrication.

Известен также шаровой шарнир с дополнительным уплотнительным элементом, обеспечивающим усиленную защиту от гр зи и воды и содержащий установленный в закрытом крыщкой корпусе с вкладыщами консольный щаровой палец, на конусной части которого смонтирован с нат гом торцевой уплотнитель (колпак), прилегающий своей уплотн ющей поверхностью к закрепленной на корпусе щарнира опорной чашке, вынолненной в виде нажимного кольца. На шейке пальца у торца Kopnjca с нат гом установлен дополнительный уплотнительный элемент - эластичный чехол,Also known is a ball joint with an additional sealing element providing enhanced protection against dirt and water and containing a cantilevered ball pin mounted in a housing closed with a cover, on the tapered part of which an end seal is mounted with a tension (cap) adjacent to its mounted on the body of the support cup, made in the form of a pressure ring. On the neck of the finger at the end of the Kopnjca with the tension, an additional sealing element is installed - an elastic cover,

наружна кромка которого закреплена в корпусе шарнира и зажата нал имным кольцом. Ограничение угла поворота нальца относительно корнуса обеспечиваетс коническими поверхност ми на стенке отверсти корпуса и на вкладыше 2. Недостатки этих шарниров - ограниченные повороты вокруг оси пальца и нарушение целостности закрепленной кромки дополнительного унлотнительного элемента в процессе эксплуатации; возможные поврежденн дополнительного уплотнительного элемента коническими стенками отверсти корпуса и повреждени на шейке шарнира.the outer edge of which is fixed in the body of the hinge and clamped by a nam ring. The limitation of the angle of rotation of the nodule relative to the cornus is provided by conical surfaces on the wall of the housing opening and on the insert 2. The disadvantages of these hinges are limited turns around the axis of the finger and the integrity of the fixed edge of the additional sealing element during operation; possible damage to the additional sealing element by the conical walls of the housing bore and damage to the hinge neck.

Цель изобретени - повышение надежности и увеличение срока службы шарового шарнира .The purpose of the invention is to increase the reliability and increase the service life of the ball joint.

Указанна цель достнгаетс тем, что дополнительный унлотнительный элемент размещенThis goal is achieved by the fact that the additional sealing element is placed

в отверстии корпуса с контактом по торцу вкладыша и выполнен в виде упругой диафрагмы с S-образным радиальным сечением, упирающейс своей наружной кромкой в донную часть профилированной опорной чашки.in the housing bore with contact on the end of the insert and is made in the form of an elastic diaphragm with an S-shaped radial section, resting its outer edge against the bottom of the profiled support cup.

Вкладыш выполнен с выточкой и фаской на внутреннем диаметре, а элемент ограничени угла новорота пальца размещен против торца шаровой части пальца и выполнен, например, в виде центрального выступа с плоским торцом на крышке.The liner is made with a recess and a chamfer on the inner diameter, and the element limiting the angle of rotation of the finger is placed against the end of the ball of the finger and is made, for example, in the form of a central protrusion with a flat end on the lid.

Элемент ограничени угла поворота пальца может быть выполнен в виде закрепленного на крышке дистанционного стакана, установленного внутри него с упором в торце шаровой части пальца, упругого, преимущественно, резинового буфера, и размещенной между ними на дне стакана антифрикционной, например, пластмассовой шайбы.The element limiting the angle of rotation of the finger can be made in the form of a remote glass fixed on the lid installed inside it with an emphasis at the end of the ball of the finger, an elastic, mainly rubber buffer, and placed between them at the bottom of the anti-friction glass, for example, a plastic washer.

На фиг. 1 изображен шаровой шарнир реактивной штанги балансирной подвески автомобил ; на фиг. 2 - вариант выполнени ограничител качани шарнира в плоскости пальца.FIG. 1 shows the ball joint of the rocking arm of the vehicle's balance bar; in fig. 2 shows an embodiment of a limiter for swinging a hinge in the plane of a finger.

Шаровой консольный конусный палец 1 с шейкой 2 и шаром 3 установлен в корпусе 4 шарнира с вкладышами 5 и ,6. Вкладыши поджаты пружиной 7 и ограничены в перемещени х вдоль оси пальца крышкой 8 шарнира с выступом 9. В шарнир при сборке закладываетс избыточное количество смазки. В отверстии корпуса 4 на шейке пальца 2 с нат гом и контактом по торцу .вкладыша 5, а такл е с возможностью свободных перемещений относительно уплотн емых поверхностей корпуса и вкладыша установлен дополнительный уплотнительный элемент, выполненный в виде упругой, преимущественно резиновой, диафрагмы с профилированным S-образным радиальным сечением. Диафрагма 10 накрыта с зазором профилированной опорной чашкой 11, закрепленной на корпусе 4, например, путем напрессовки н обжати . Наружна кромка диафрагмы опираетс в профилированную донную часть опорной чашки. При такой плавающей установке диафрагма ограничена в перемещени х вдоль осп пальца чашкой 11 и торцом вкладыша 5. При сборке диафрагма несколько повышает давление внутри шарнира и обеспечивает в ограниченных пределах (без потери герметичности) свободные повороты и качание шарнира на пальце за счет соответствуюших деформаций S-образного радиального сечени и упругости материала. На конусной части пальца установлен торцовый уплотнитель 12, прилегающий своей уплотнительной поверхностью к опорной чашке И, а сам консольный палец 1 смонтирован в корпусе рычага 13.Ball console tapered pin 1 with a neck 2 and a ball 3 is installed in the housing 4 of the hinge with liners 5 and 6. The liners are tightened by the spring 7 and are limited in movement along the axis of the finger by the hinge cover 8 with the protrusion 9. An excessive amount of lubricant is laid in the hinge during assembly. An additional sealing element, made in the form of an elastic, mainly rubber, diaphragm with a shaped S, is installed in the opening of the housing 4 on the neck of the finger 2 with tension and contact on the end face of the insert 5, as well as with the possibility of free movement relative to the sealing surfaces of the housing and insert. -shaped radial section. The diaphragm 10 is covered with a gap shaped profiled support cup 11 mounted on the housing 4, for example, by pressing on and crimping. The outer edge of the diaphragm rests on the profiled bottom of the support cup. With such a floating installation, the diaphragm is limited in movement along the smallpox of the finger with a cup 11 and the end of the insert 5. When assembling, the diaphragm increases the pressure inside the hinge and provides, within limited limits (without loss of tightness), free turns and swing of the hinge on the finger due to the corresponding deformations shaped radial section and elasticity of the material. On the tapered part of the finger is installed end seals 12, adjacent its sealing surface to the support plate And, and the console finger 1 is mounted in the housing of the lever 13.

На внутреннем диаметре вкладыша 5 выполн ютс проточка 14 и фаска 15, обеспечивающие наиболее благопри тные услови работы диафрагмы н ее целостность при больших и предельных углах качани шарнира в плоскости осп пальца. Ограничение качани шарнира выполнено в виде упора по торцу шаровой части пальца со стороны крышки шарнира.The groove 14 and the chamfer 15 are made on the inner diameter of the liner 5, which provide the most favorable conditions for the diaphragm to work and its integrity at large and marginal angles of swing of the hinge in the smallpox plane of the finger. The limitation of the swing of the hinge is made in the form of an emphasis on the end of the ball of the finger from the side of the hinge cover.

Дл ограничени углов качани может служить , например, опорный выступ 9 крышки 8, устанавливаемой днстан(ц1ионно относительно торца шаровой части пальца (при сборке шарнира ), пли любой другой ограничительный упор в виде промежуточной детали типа буфера и т. п.To limit the swing angles, for example, the supporting protrusion 9 of the lid 8 can be used, which is installed by the tongue (relative to the end of the ball part of the finger (when assembling the hinge), or any other limiting stop in the form of an intermediate piece such as buffer, etc.

Наиболее эффективны.м с точки зрени надежности уплотнени ограничителем качанийThe most effective. In terms of the reliability of the seal swing limiter

шарнира в Плоскости пальца вл етс комбинаци упругого и жесткого элементов, работающих соответственно при малых и предельных углах качанп шарнира. Это схематично показано на фиг. 2. Дистанционный стакан 16 центрируетс в пружине 7 или привариваетс к крышке точечной сваркой и служит обоймой дл упругого преимущественно резинового буфера 17, взаимодействующего с торцом шарового пальца и промел уточной антифрикционной пластмассовой шайбой 18 на донышке дистанционного стакана. Шайба 18, изготовл ема , например, из полиамида, выполн ет функции радиально-упорного подшипника приThe hinge in the Finger Plane is a combination of elastic and rigid elements operating respectively at small and extreme angles of the swing angle. This is schematically shown in FIG. 2. The remote cup 16 is centered in the spring 7 or is welded to the lid by spot welding and serves as a clip for an elastic, predominantly rubber buffer 17, which interacts with the end of the ball pin and brushed the weft antifriction plastic washer 18 on the bottom of the remote glass. The washer 18, made of, for example, polyamide, performs the functions of an angular contact bearing with

поворотах шарнира вокруг оси пальца и качани х в плоскости оси пальца.turns of the hinge around the axis of the finger and swing in the plane of the axis of the finger.

Работа шарового шарнира и взаимодействие уплотнительных и ограничительных элементов с окружающими детал ми осуществл етс The operation of the ball joint and the interaction of sealing and restrictive elements with the surrounding parts is carried out

следующим образом.in the following way.

При новоротах шарнира вокруг оси пальца 1 диафрагма 10 зпруго проскальзывает в местах контакта с шейкой 2 пальца 1, стенкой отверсти в корпусе 4 шарнира, торцом вкладыша 5 и донышком опорной чашки И.When novorota hinge around the axis of the finger 1 diaphragm 10 slips right in contact with the neck 2 fingers 1, the wall of the hole in the housing 4 of the hinge, the end of the liner 5 and the bottom of the support cup

Конфигураци S-образного сечени диафрагмы 10 при этом остаетс практически неизменной . Таким образом, при поворотах шарнира вокруг оси нальца исключены значительные деформации диафрагмы 10 в средней части , а углы поворота шарнира практически не ограничены. Благодар профилированному S-образному радиальному сечению днафрагмы при поворотах шарнира вокруг пальца наThe configuration of the S-shaped cross section of the diaphragm 10 remains almost unchanged. Thus, when turning the hinge around the axis of the nalts, significant deformations of the diaphragm 10 in the middle part are excluded, and the angles of rotation of the hinge are practically unlimited. Thanks to the profiled S-shaped radial cross section of the phragm when turning the hinge around a finger on

тороидальных кра х диафрагмы сохран етс высока герметичность за счет нат га и большой длины контакта по шейке 2 пальца 1, а также за счет нат га и лабиринтного эффекта уплотнени по наружному краю диафрагмы.toroidal edges of the diaphragm, high tightness is maintained due to the tension and long contact length along the neck 2 of the finger 1, as well as due to the tension and labyrinth effect of the seal along the outer edge of the diaphragm.

При поворотах шарнира вокруг оси пальца I основной уплотнительный элемент 12 неподвижно сидит на конусной части пальца и упруго проскальзывает по двум лини м контакта с опорной чашкой И. Одна лини контакта образована по наружно.му краю торцевого уплотнител 12, а друга - по профилированному выступу донышка опорной чашки IL Этим обеспечиваетс надежна герметичность узла.When the hinge rotates around the axis of the finger I, the main sealing element 12 is still sitting on the conical part of the finger and slips elastically along two contact lines with the supporting plate I. One contact line is formed along the outer edge of the seal 12, and the other along the profiled bottom lug support cup IL This ensures reliable tightness of the assembly.

При качани х шарнира относительно осн пальца, например, прп перекосах мостов и поворотах вокруг оси реактивной штанги надежность герметичности узла снижаетс . Основной торцевой уплотнитель 12 местами тер етWhen the hinge swings relative to the base of the finger, for example, when the axes are biased and the rods are rotated around the axis of the reaction bar, the reliability of the tightness of the assembly is reduced. The main face seal 12 places eats

контакт по паружному краю с онорной чашкой 11. Тогда остаетс лини контакта по профилированному выступу донышка опорной чашки 11. Однако при предельных углах качани не исключено нарушение герметичности:contact along the pair edge with the on-plate cup 11. Then the contact line remains along the profiled protrusion of the bottom of the support cup 11. However, at the maximum swing angles, a leakage tightness is not excluded:

Claims

and the second line of contact, which occurs with the aging of the rubber sealant and with the onset of through radial cracks (noi to the seal of the sealant due to material fatigue). In this case, tightness is provided by additional sealing; element. When the hinge swings, the diaphragm 10 works like a bellows, at the same time on one side the S-shaped section is compressed and on the other is stretched (in the radial direction). The essential difference between a molded diaphragm with an S-shaped radial cross section and a floating installation is the increased length of the generatrix, which is 1.5 times longer than that of a flat diaphragm with the same inner and outer diameters. This leads to minimal changes in tension on the neck of the finger and on the walls of the housing bore when swinging the hinge. At the same time, due to the elasticity of the diaphragm 10, a grease is maintained in the inner cavity of the hinge, for example, Litol-24 or the "158." However, the proposed implementation of the diaphragm 10 and its placement in the opening of the hinge housing ensure the preservation of the dimensions and weight of the hinge with increasing strength of the cantilever end of the finger. Maintaining the integrity of the diaphragm 10 in operation at the maximum angles of swing of the hinge is achieved by the fact that on the liner 5 there is a groove 14 and a chamfer 15, which form a cavity with 2 fingers 2, which includes the inner edge of the diaphragm at full compression S-section. The magnitude of the limiting angles of the rocking of the joint is limited by the emphasis on the end of the spherical portion of the salvo, and not on the neck of the finger, as in similar designs of hinges. The stop is a protrusion 9 on the lid 8 or a special distance cup 16. In the latter case, the angles of swing of the hinge are not only limited, but also stabilized by applying elastic buffer 17, which creates optimal conditions for the operation of the hinge seal assembly. Thus, the proposed ball joint provides a comprehensive solution to the problem of the reliability and durability of the assembly for any operating conditions of transport equipment, including the heaviest. Claim 1. Ball joint, mainly for a vehicle balance bar of a vehicle suspension, containing a cantilevered ball pin mounted in a hinged housing with inserts, on a conical part of which a face seal is mounted with a tension, adjacent to its anchored surface attached to the hinge joint support cup; an element for limiting the angle of rotation of the finger relative to the body and an additional sealing element that is installed with a tightness on the cheek of the talis, separating the internal cavity of the hinge from the end seal, characterized in that, in order to increase reliability and increase the life of the hinge, the housing bore with the contact on the end of the insert and is made in the form of an elastic diaphragm with an S-shaped radial section, resting with its outer edge on the bottom part of the support thrust, the insert is made with the groove and chamfer on the inner diameter, and the element limiting the angle of rotation of the finger is placed against the end of the grooved portion of the ring. 2. A hinge according to claim 1, characterized in that the element for limiting the angle of rotation of the finger is made in the form of a central protrusion with a flat end on the lid. 3. A hinge according to claim 1, characterized in that the element for limiting its angle of rotation is made in the form of a remote glass fixed on the lid, mounted inside it with an emphasis on the end of the ball of the finger, an elastic, predominantly rubber buffer and placed between the bottom of the antifriction glass, for example plastic shchaiby. Sources of information taken into account in the examination 1. "Cars ZIL-133G1 and ZIL-133D1, technical description and operating instructions. “Engineering, 1973, p. eleven.

2. US Patent K ° 32,27478, cl. 287-87, 1966.