Шарнир стойки стабилизатора устойчивости автомобиля

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ RU 166 281 U1

Полезная модель относится к области автомобилестроения, в частности, к шарнирам, используемых преимущественно в стойках стабилизаторов поперечной устойчивости автомобилей.

Известен шаровой шарнир, содержащий корпус наконечника стойки с гнездом, в котором размещен вкладыш, охватывающий металлическую головку пальца (патент RU 72284, опубл. 10.04.2008). Вкладыш выполнен из стойкого на износ полимерного материала с высоким коэффициентом упругости, сжатого при сборке и обеспечивающего качание пальца вокруг геометрического центра шарнира в пределах заданного телесного угла, при этом головка пальца имеет сферическую или цилиндрическую форму. При сборке шарнира, в полость заранее изготовленного вкладыша вставляется с натягом головка пальца, где соприкасающиеся поверхности вкладыша и головка пальца скрепляются при помощи клея или спеканием при высокой температуре. Затем вкладыш с пальцем вставляется в гнездо корпуса и фиксируется поджимной крышкой, устанавливаемой через шайбу и притягиваемой болтами к корпусу шарнира. После притягивания поджимной крышки к корпусу, вкладыш утапливается одной стороной в гнезде корпуса, при этом односторонне упруго деформируясь и уменьшаясь в пределах 5-8% от первоначального объема. Недостатками известного шарового шарнира являются его довольно сложная конструкция, трудоемкость в изготовлении шарового и цилиндрического пальцев и их относительно высокая стоимость, опасность деформации вкладыша и образования зазоров при натягивании вкладыша на головку пальца при сборке, неравномерное распределение усилий по толщине вкладыша из-за его одностороннего уплотнения поджимной крышкой, что может привести к образованию в нем трещин и преждевременному разрушению шарнира, негативное воздействие высокой температуры на вкладыш при спекании его внутренней поверхности с головкой пальца, снижающие его упругие свойства, что также может привести к разрушению шарнира.

Также известен стабилизатор устойчивости автомобиля, предназначенный для поглощения колебаний и ударных нагрузок при помощи принудительной рычажной передачи между рессорой и несущей рамой автомобиля при его движении (патент ЕР 0479598, опубл. 08.04.1992). Стабилизатор содержит шаровой шарнир, корпус которого выполнен из соединенных между собой при помощи обжатых загнутых кромок куполообразных штампованных деталей, имеющих выпуклую базовую основу и выполненных за одно целое с концевыми элементами рычажной стойки стабилизатора. В отверстие внутри корпуса установлен выполненный из термопластичного диэлектрического материала вкладыш, например, из ацеталя или высокоплотного полипропилена. Вкладыш содержит упругую полусферическую часть, которая охватывает головку шарового пальца сверху, и гибкую полусферическую часть, которая расположена снизу головки и удерживает шаровой шарнир внутри вкладыша. На резьбовую часть пальца, выступающего из отверстия корпуса под прямым углом, одета стаканообразная резиновая накладка, которая через шайбу обжата гайкой, накрученной на резьбовой участок пальца и закрывает зазор вокруг него в корпусе. Накладка выполнена из толстостенной резины и, кроме защитных функций, также воспринимает амплитуду колебания свободного конца пальца в пределах заданного телесного угла при восприятии знакопеременных динамических нагрузок от рычажной передачи, соединяющей рессору и несущий корпус автомобиля. Недостатками известного стабилизатора устойчивости автомобиля являются сложная конструкция его шарового шарнира, трудоемкость изготовления шарового пальца и его высокая стоимость, неравномерное распределение усилий по толщине составленного из двух частей вкладыша из-за его одностороннего уплотнения при обжатии загнутых кромок штампованных деталей корпуса и стаканообразной накладки шайбой с обжимной гайкой на пальце, что может привести к смещению составных частей вкладыша и его деформации, образованию в нем трещин и преждевременному разрушению шарнира, также, существует опасность разрушения стаканообразной резиновой вставки, подверженной большим знакопеременным нагрузкам, что может отрицательно сказаться на долговечности вкладыша и пальца, привести к преждевременному разрушению шарнира вследствие попадания в него грязи и воды, абразивному износу и коррозии рабочих поверхностей шарового шарнира.

Технической задачей, для решения которой предлагается полезная модель, является снижение затрат на производство шарнира за счет упрощения его конструкции и использования широко распространенных материалов, увеличение его энергоемкости при восприятии знакопеременных динамических нагрузок, улучшения виброизолирующих свойств, исключение попадания влаги и грязи на соприкасающиеся поверхности головки 5 пальца 3 и внутренней поверхности эластичного упругого элемента 4, что позволяет увеличить эксплуатационный ресурс шарнира 1.

Наиболее близким техническим решением является шарнир, содержащий вкладыш из пластичного материала, запрессованный в отверстие корпуса с дополнительным его уплотнением; палец с шестигранной головкой, выполненный в виде стандартного шестигранного болта.

Недостатком известного шарнира является недостаточная эластичность материала вкладыша (ацеталь, полипропилен, полиуретан), его значительная остаточная деформация, что приводит к образованию трещин в материале вкладыша и зазоров, возникающих между вкладышем и пальцем, при воздействии знакопеременных динамических нагрузок на шарнир. Положение эластичного вкладыша относительно корпуса в шарнире фиксируется только за счет сил трения между ними, что не позволяет использовать известный шарнир в стойках стабилизатора с уровнем нагрузок, превышающим силы трения между корпусом и вкладышем. В силу этого область применения стоек стабилизатора с этим шарниром ограничена. Виброизолирующие свойства, в силу его большой жесткости и малой эластичности, невысоки. Изготовление шарнира: формовка, запрессовка, дополнительное уплотнение - являются трудоемкими. Использование гладкого стандартного болта с шестигранной головкой приводит к тому, что стабилизатор автомобиля, при креплении его к шарниру стойки стабилизатора, прижимается к вкладышу из пластичного материала и интенсивно истирает его, нарушая геометрию и прочность соединения.

Указанная техническая задача решается предлагаемым шарниром стойки стабилизатора устойчивости автомобиля, содержащим кольцеобразный корпус, выполненный с возможностью закрепления на конце стойки стабилизатора, упругий элемент, изготовленный из эластичного материала, например, резины, привулканизованной к внутренней поверхности корпуса, палец с профильной головкой, привулканизованный к эластичному элементу таким образом, чтобы обеспечить амплитуду колебания свободного резьбового конца пальца в пределах заданного телесного угла. Новым является то, что палец выполнен в виде болта, диаметр резьбовой части которого меньше диаметра тела болта; с профильной головкой в виде нескольких параллельных дискообразных проточек, диаметры которых вписаны в окружность с диаметром, равным диаметру шара шарового пальца, что позволяет обеспечить амплитуду колебания резьбового конца пальца в пределах заданного телесного угла при отсутствии избыточных деформационных напряжений в упругом элементе. Упругий элемент может быть выполнен методом вулканизации совместно с профильной головкой пальца, специальный профиль которой увеличивает площадь контакта с упругим элементом, что в свою очередь увеличивает нагрузочную способность шарнира и позволяет повысить его эксплуатационные характеристики, включая долговечность.

Предлагаемая полезная модель поясняется графическими материалами.

На фиг.1 показан продольный разрез шарового шарнира с профильным пальцем. Шаровой шарнир 1 стойки стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля содержит жестко соединенный с концом стойки стабилизатора кольцеобразный металлический корпус 2 с привулканизованным к его внутренней поверхности упругим элементом 4, выполненным, например, из резины; палец, выполненный в виде болта 3 с профильной головкой и резьбовой частью, диаметр dр которой меньше диаметра тела болта dб, что позволяет обеспечить необходимый зазор между упругим элементом 4 и стабилизатором поперечной устойчивости автомобиля. Профиль болта образуется несколькими дискообразными проточками 5, вписанными в диаметр шара dш (фиг.2) шарового пальца, что увеличивает площадь контакта головки болта с упругим элементом, к которому он привулканизован, и обеспечивает прочность соединения болта и упругого элемента на уровне прочности материала, из которого изготовлен упругий элемент. Торцы упругого элемента а и б имеют выпукло-вогнутую форму: торец а со стороны резьбовой части болта имеет вогнутый тороидальный профиль, торец б имеет выпуклый сферический профиль. Такое исполнение торцов упругого элемента позволяет увеличить прочность крепления упругого элемента и обеспечить снижение деформационных напряжений в упругом элементе при перемещении свободного резьбового конца пальца в пределах заданного телесного угла.

Формула полезной модели

1. Шаровой шарнир стойки стабилизатора устойчивости автомобиля, соединяющий кольцеобразный корпус, выполненный с возможностью закрепления на кольце стойки стабилизатора, упругий элемент, выполненный из эластичного материала и привулканизованный к корпусу, палец с профилированной головкой, привулканизованный к эластичному элементу, который выполнен таким образом, чтобы обеспечивать колебания свободного резьбового кольца пальца в пределах заданного телесного угла, отличающийся тем, что палец выполнен в виде болта с профилем головки, образованной несколькими дискообразными проточками.
2. Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что дискообразные проточки, образующие профиль головки пальца, вписаны в диаметр шара.
3. Шарнир по п. 2, отличающийся тем, что диаметр резьбового конца пальца меньше диаметра пальца.
4. Шарнир по. 1, отличающийся тем, что эластичный элемент выполнен методом вулканизации совместно с профильной головкой пальца.
5. Шарнир по. 4, отличающийся тем, что торец эластичного элемента со стороны свободной резьбовой части пальца выполнен вогнутым тороидальной формы, а палец со стороны профильной части пальца выполнен выпуклым сферическим.
6. Шарнир по п. 4, отличающийся тем, что эластичный элемент выполнен из резины.