ШАРНИРНОЕ И/ИЛИ ОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к шарнирному и/или опорному устройству согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к транспортному средству с одним или несколькими подобными шарнирными и/или опорными устройствами, прежде всего в деталях ходовой части и/или рулевого управления.

В шарнирных устройствах, прежде всего в стойках колеса или подобных деталях ходовой части, с одной стороны, возникает проблема возможности выполнения монтажного положения вкладыша шарнира, служащего опорой области головки пальца шарнира, с корректировкой производственных допусков таким образом, чтобы это монтажное положение шарнира было оптимизировано для возникающих по ходу условий, с другой стороны, также должна быть возможность соответствия динамическим нагрузкам в режиме движения за счет изменения установки положения головки шарнира, так чтобы обеспечить возможность соединения деталей ходовой части без внутренних напряжений.

Из публикации ЕР 0206131 А1 известно шарнирное и/или опорное устройство с пальцем шарнира, область головки которого в смонтированном состоянии удерживается в служащем опорой вкладыше шарнира и является аксиально (т.е. в осевом направлении) перемещаемой вместе с ним относительно действующего в качестве корпуса приемного пространства, причем шарнирное или опорное устройство в отношении аксиального перемещения вкладыша шарнира в корпусе действует в качестве газового амортизатора и/или пневматического упругого элемента, пространство между вкладышем шарнира и расположенным со стороны торца концом корпуса является закрываемым с образованием герметичного пространства, а содержащийся в нем газ за счет аксиального перемещения вкладыша шарнира является сжимаемым, и указанное герметичное пространство включает в себя расположенную со стороны торца крышку, которая имеет придающую ей жесткость выпуклость.

Недостатком известного решения является отсутствие упора, который бы четко ограничивал рабочий ход вкладыша шарнира. При отсутствии упора в решении, подобном известному из ЕР 0206131 А1, при существенных аксиальных нагрузках может потребоваться предохранительный клапан для сброса чрезмерно возросшего давления газа.

В основу изобретения положена задача оптимизации конструкции шарнирного и/или опорного устройства с устранением указанных выше недостатков.

Изобретение решает эту задачу посредством шарнирного или опорного устройства с признаками пункта 1 формулы, а также посредством транспортного средства с признаками пункта 10 формулы изобретения. В отношении предпочтительных вариантов осуществления и усовершенствований изобретения приводится ссылка на пункты 2-9 формулы изобретения.

Объектом изобретения является шарнирное и/или опорное устройство с пальцем шарнира, область головки которого в смонтированном состоянии удерживается в служащем опорой вкладыше шарнира и является аксиально (т.е. в осевом направлении) перемещаемой вместе с ним относительно действующего в качестве корпуса приемного пространства, причем шарнирное или опорное устройство в отношении аксиального перемещения вкладыша шарнира в корпусе действует в качестве газового амортизатора и/или пневматического упругого элемента, пространство между вкладышем шарнира и расположенным со стороны торца концом корпуса является закрываемым с образованием герметичного пространства, а содержащийся в нем газ за счет аксиального перемещения вкладыша шарнира является сжимаемым, и указанное герметичное пространство включает в себя расположенную со стороны торца крышку, которая имеет придающую ей жесткость выпуклость.

Для решения указанной выше задачи расположенная со стороны торца крышка выполнена в виде упора для аксиального перемещения вкладыша шарнира в корпусе.

Использование крышки в качестве механического упора для аксиального перемещения вкладыша шарнира, т.е. упора, ограничивающего указанное аксиальное перемещение, позволяет обойтись, с одной стороны, без применения отдельных упоров, а с другой стороны, без предохранительного клапана, что уменьшает количество деталей в конструкции устройства, упрощает конструкцию и рационализирует ее.

Кроме того, достоинством предлагаемого в изобретении шарнирного и/или опорного устройства, в котором вкладыш шарнира, служащий опорой области головки пальца шарнира, является заданно аксиально перемещаемым в своем корпусе, является возможность учета как производственных допусков в отношении оптимальной аксиальной установки шарнира, так и динамических нагрузок, причем постоянно гарантирована функция подпружинивания и/или амортизации устройства. Закрытие для получения герметичного пространства может быть выполнено либо посредством последующего вставления крышки в корпус и/или, прежде всего, чтобы можно было отказаться от отдельного корпуса, путем установки клапана, например, в крышку или в стенку корпуса. В любом случае во время монтажа обеспечивается вентиляция этого пространства, так что аксиальная точная установка головки и вкладыша шарнира может быть выполнено любым образом, а при монтаже отсутствует необходимость работы, преодолевая сопротивление сжатого газа. Тем самым, также можно, прежде всего, учесть производственные допуски.

Заполнение ставшего герметичным пространства сжимаемым газом может происходить после монтажа, при этом, например, при установке крышки газ может находиться в корпусе при нормальном давлении. Напротив, через клапан для регулировки заполнения газа газ также может быть подан под существенным избыточным давлением.

Как указано выше, крышка для закрытия корпуса имеет выпуклость, придающую крышке жесткость. При этом предпочтительно, чтобы выпуклость была обращена в направлении вкладыша шарнира, чтобы могло быть противопоставлено противодействие действующей наружу силе находящегося под избыточным давлением газа.

Также при использовании клапана возможно и в остальном монолитное выполнение герметичного пространства, так что для определенных случаев применения, предпочтительно, не требуется предусматривать отдельный корпус, а корпус может быть выполнен также в виде выемки в функциональном конструктивном элементе, прежде всего стойке колеса или подобном направляющем элементе, что облегчает производство и экономит количество конструктивных элементов.

С помощью изобретения при монтаже можно точно установить как аксиальное положение образованного вкладышем опоры «поршня», так и доступный для этого поршня рабочий ход, например, за счет давления введенного газа или регулируемых упоров. Так, вкладыш опоры с охваченной им областью головки пальца шарнира, предпочтительно, может быть установлен в корпус в аксиально среднем монтажном положении, и из этого монтажного положения в обоих аксиальных направлениях может быть осуществлен рабочий ход от 2 до 5 миллиметров.

Также возможно и последующее заполнение герметичного пространства на 25-50% консистентной смазкой, например, также через клапан. Таким образом, облегчается техническое обслуживание. Консистентная смазка может обеспечивать герметичность как между шаровой головкой и вкладышем шарнира, так и между вкладышем шарнира и корпусом. Посредством избыточного или пониженного давления в герметичном пространстве может происходить зависимое от динамических условий перемещение смазки, за счет чего его работа обеспечивается в любое время также и во время эксплуатации.

Другие преимущества и признаки изобретения следуют из представленных на чертеже и описанных далее примеров осуществления предмета изобретения.

На чертежах показано:

Фиг.1 - схематический обзорный чертеж в разрезе предлагаемого шарнирного и/или опорного устройства во время его монтажа перед закрытием будущего герметичного пространства,

Фиг.2 - подобный представленному на фиг.1 вид после закрытия герметичного пространства в аксиально среднем положении вкладыша шарнира,

Фиг.3 - подобный представленному на фиг.2 вид при упоре аксиально смещаемой области головки в крышку,

Фиг.4 - подобный представленному на фиг.3 вид при упоре аксиально смещаемой области головки в расположенную противоположно крышке кромку корпуса,

Фиг.5 - подобный представленному на фиг.2 вид при радиальном повороте пальца шарнира,

Фиг.6 - подобный представленному на фиг.2 вид с дополнительным выполнением клапана в крышке.

Предлагаемое шарнирное устройство 1, представленное в качестве примера на фигуре 2, включает в себя аксиально простирающийся палец 2 шарнира с расширенной и, например, образованной посредством, по существу, сферической формы областью 3 головки. Она может подвижно удерживаться в и по отношению к имеющему, как правило, смазку на весь срок службы вкладышу 4 шарнира или опоры, который служит опорой области головки. Показанный в данном случае вкладыш 4 шарнира имеет, по существу, кольцеобразную форму. Также он мог бы вне проема пальца быть, по существу, закрытым (замкнутым).

Вкладыш 4 шарнира может быть выполнен, например, из стеклопластика, например полиамида, полиоксиметилена, полибутадиена, линейных полимеров на основе полиэфира или из сшитых типов этих материалов (например, сшивка электронным пучком), или также из литья или закаленной стали или сплава цветного металла, например меди.

Помимо этого вкладыш 4 шарнира, в свою очередь, удерживается радиально снаружи и аксиально в корпусе 5. Корпус 5 не должен образовывать особый конструктивный элемент, а может быть также составной частью, например, охватывающего шарнирное устройство 1 в смонтированном состоянии рычага независимой подвески колеса, например стойки колеса.

Такой рычаг независимой подвески колеса может быть изготовлен, например, облицовкой экструзией или скреплением деталей заливкой жидким, горячим материалом, например литьем цинка под давлением, при этом рычаг после последующего охлаждения в форме является жестким и обладающим собственной устойчивостью и может образовывать интегральный корпус 5 без дальнейшей дополнительной обработки.

Шарнирное и/или опорное устройство 1 также включает в себя уплотнительную манжету, которая зачастую выполняется в виде уплотнительного сильфона и здесь не показана. Она примыкает в области сквозного отверстия 7, оставленного в корпусе 5 для пальца 2.

В примере осуществления показан шарнир 1, который оставляет аксиальный зазор Δs. Этот зазор необходим, с одной стороны, для монтажа и демонтажа, например, рычага независимой подвески колеса внутри ходовой части. С другой стороны, также возможно аксиальное перемещение вкладыша 4 шарнира с опирающейся на него областью 3 головки пальца 2 шарнира относительно корпуса 5 во время работы.

Для того чтобы обеспечить желаемую, выравнивающую допуски, аксиальную возможность точного размещения вкладыша 4 шарнира с находящейся в нем головкой 3 пальца, пространство 6 между вкладышем 4 шарнира и расположенным с торцевой стороны концом 13 корпуса 5 после монтажа (фиг.1) является закрываемым, образуя герметичное пространство (фиг.2). Содержащийся в нем после закрытия газ является сжимаемым за счет аксиального перемещения вкладыша 4 шарнира и противодействует, пружиня и/или амортизируя, этому движению.

Поэтому шарнирное или опорное устройство 1 во время работы действует за счет этой компрессии газа относительно аксиального перемещения вкладыша 4 шарнира в корпусе 5 в качестве газового амортизатора и/или пневматического упругого элемента.

Напротив, во время монтажа пространство 6 еще вентилируется, например, за счет того, что открыт клапан 8 (фиг.6) или что расположенная с торцевой стороны крышка 9 еще не установлена. Тем самым, уже охватывающий головку 3 пальца вкладыш 4 шарнира может быть вставлен в виде поршня в корпус 5 без необходимости противодействия находящемуся там газовому резервуару, что в силу лишь небольших усилий при монтаже было бы чрезвычайно сложным. Точное размещение «поршня» 4 в среднем положении, как показано на фиг.2, было бы за счет этого невозможным.

Согласно изобретению вкладыш 4 шарнира является различно и очень точно размещаемым. В большинстве случаев при монтаже будет выбираться среднее положение.

Поэтому закрытие корпуса 5 при завершении монтажа имеет особое значение. В примере осуществления вкладыш 4 шарнира из показанного среднего положения является перемещаемым аксиально вверх или вниз в каждом случае примерно на 3,5 миллиметра. Существенная часть этого хода необходима для выравнивания допусков при монтаже соединяемых деталей шарнира 1. Необходимое для динамической нагрузки в этом случае аксиальное смещение обычно составляет примерно один миллиметр.

Герметичное пространство 6 при его закрытии может быть заполнено сжимаемым окружающим воздухом под нормальным давлением. Также возможно заполнение инертным газом и/или воздухом или другим газом под избыточным давлением, прежде всего в том случае, когда герметичное пространство, как показано на фиг.6, оснащено клапаном 8 для регулировки заполнения газом. Также, при изменении требований или в рамках технического обслуживания возможна подрегулировка давления газа. Этот или еще один клапан может быть также использован для (до-)заполнения пространства 6 смазочным веществом, например консистентной смазкой высокой вязкости. Количество вводимого смазочного вещества зависит от необходимых характеристик газового амортизатора. Обычно закрытое пространство 6 заполнено смазкой примерно на 25-50%.

Герметичность пространства 6 должна быть обеспечена настолько, чтобы оно не только статически удерживало находящийся в пространстве 6 газ избыточного давления, но также и выдерживало его напор при динамической нагрузке. Поддержание герметичности может осуществляться посредством смазочного вещества, которое выполняет тогда двойную функцию.

На показанных в данном случае чертежах закрытие выполняется с помощью отдельной крышки 9, которая надевается в конце монтажа на аксиально открытый кольцевой фланец 10 корпуса 5 и фиксируется за счет отбортовки этого кольцевого фланца 10 (переход от фиг.1 к фиг.2).

Крышка 9 оснащена придающей ей жесткость выпуклостью 11, которая выполнена для противодействия по меньшей мере временно повышенному при динамической нагрузке внутреннему давлению в направлении вкладыша 4 шарнира.

Как уже упоминалось выше, герметичное пространство 6 в качестве альтернативы может быть также охвачено корпусом 5, боковые окружающие стенки и расположенная с торцевой стороны крышка которого выполнены в виде единого элемента, например, если этот корпус 5 образован интегрально стойкой колеса.

Показанная здесь расположенная с торцевой стороны крышка 9 образует упор для аксиального перемещения вкладыша 4 шарнира в корпусе 5. Это положение упора показано на фиг.3. Для этого крышка 9 имеет существенную толщину стенки, например при выполнении из стали, толщиной 1-3 миллиметра. Без ограничения хода посредством этого упора существовала бы опасность, что уплотнительный сильфон затягивался бы слишком глубоко в корпус 5. Противоположный упор 12 образован участком внутренней стенки самого корпуса 5 и показан на фиг.4. За счет ограничения перемещения упорами можно также отказаться от предохранительного клапана.

На фиг.5 показано временное отклонение пальца 2. Альтернативно, также возможен его монтаж в постоянное наклонное положение в корпусе 5.

Шарнирное или опорное устройство 1 может, например, быть оснащено наружной резьбой для вкручивания в крепление. В качестве альтернативы, также возможна запрессовка и аксиальная фиксация.

Подобные шарнирные и/или опорные устройства 1 в предлагаемом варианте осуществления могут преимущественно использоваться, прежде всего, в деталях ходовой части и/или деталях рулевого управления транспортных средств, как для компенсации обусловленных производством и конструкцией допусков между шарниром и стойкой колеса или же между отдельными конструктивными элементами самого шарнира 1 при монтаже в транспортном средстве, так и для компенсации динамических нагрузок.