RU215543U1

RU215543U1 - kingpin

Info

Publication number: RU215543U1
Application number: RU2022128652U
Authority: RU
Inventors: Виталий Валерьевич Дмитриев
Original assignee: Виталий Валерьевич Дмитриев
Filing date: 2022-11-06
Publication date: 2022-12-16

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к шкворням с полусферическими опорами поворотных кулаков жестких управляемых мостов колесных транспортных средств. Технический эффект, заключающийся в увеличении длительности срока эксплуатации изделия, повышении устойчивости к износу в трущейся паре между внутренней сферической поверхностью вкладыша и сферической поверхностью пальца шкворня, обеспечивается за счет того, что в шкворне, содержащем корпус, установленный в верхней части корпуса защитный чехол, палец шкворня со сферической опорной поверхностью с одной стороны и конической частью, сопряженной с резьбой, с другой стороны, при этом палец шкворня сферической опорной поверхностью установлен в сферический вкладыш, выполненный из полимерного материала, согласно предлагаемой полезной модели сферический вкладыш состоит из верхней и нижней частей, при этом нижняя часть сферического вкладыша установлена в нижней части корпуса и имеет отверстие для смазки, а верхняя часть сферического вкладыша установлена в верхней части корпуса и имеет отверстие для пальца шкворня, при этом в верхней части корпуса установлены фиксирующая шайба, пружинное кольцо и опорная шайба. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

The proposed utility model relates to transport engineering, namely to pins with hemispherical bearings of steering knuckles of rigid steerable axles of wheeled vehicles. The technical effect, which consists in increasing the service life of the product, increasing the resistance to wear in a rubbing pair between the inner spherical surface of the liner and the spherical surface of the king pin, is ensured due to the fact that in the king pin containing the housing, a protective cover installed in the upper part of the housing, the finger a king pin with a spherical bearing surface on one side and a conical part mating with the thread, on the other hand, while the pin of the king pin with a spherical bearing surface is installed in a spherical insert made of a polymeric material, according to the proposed utility model, the spherical insert consists of an upper and lower parts, at the same time, the lower part of the spherical bushing is installed in the lower part of the body and has a hole for lubrication, and the upper part of the spherical bushing is installed in the upper part of the body and has a hole for the king pin, while a locking washer, a spring ring and support washer. 1 w.p. f-ly, 4 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к шкворням с полусферическими опорами поворотных кулаков жестких управляемых мостов колесных транспортных средств.The proposed utility model relates to transport engineering, namely to pins with hemispherical bearings of steering knuckles of rigid steerable axles of wheeled vehicles.

Известна конструкция поворотного кулака, содержащего корпус поворотного кулака, шаровую опору с парой противолежащих полусферических опор, шкворни, механизм регулирования зазоров. Шкворни выполнены с полусферической опорной поверхностью, полусферические опоры снабжены полусферическими вкладышами. Поворотный кулак, имеет полусферические опоры, снабженные сквозным центральным отверстием. В поворотном кулаке полусферические вкладыши снабжены выступами, установленными в ответные пазы полусферических опор. В поворотном кулаке полусферические вкладыши снабжены наружным каркасом в виде втулки с выступами, установленными в ответные пазы полусферических опор. Поворотный кулак имеет внутреннюю поверхность полусферической опоры и наружную поверхность полусферического вкладыша, снабженную кольцевыми канавками, в которых размещено пружинное стопорное кольцо. Полусферические опоры шкворней снабжены сквозным центральным отверстием для подачи смазки по внутренним канавкам вкладышей к контактирующим поверхностям вкладышей и шкворней [RU №33357, B62D 7/18, опубл. 20.10.2003].Known design of the steering knuckle, containing the body of the steering knuckle, a ball joint with a pair of opposite hemispherical bearings, pins, clearance adjustment mechanism. The pins are made with a hemispherical bearing surface, the hemispherical bearings are provided with hemispherical inserts. The steering knuckle has hemispherical supports provided with a through central hole. In the steering knuckle, the hemispherical liners are provided with protrusions installed in the reciprocal grooves of the hemispherical bearings. In the steering knuckle, the hemispherical liners are provided with an outer frame in the form of a bushing with projections installed in the reciprocal grooves of the hemispherical bearings. The swivel fist has an inner surface of the hemispherical bearing and an outer surface of the hemispherical bushing provided with annular grooves in which a spring retaining ring is placed. The hemispherical bearings of the pivots are provided with a through central hole for supplying lubricant through the inner grooves of the liners to the contact surfaces of the liners and the pivots [RU No. 33357, B62D 7/18, publ. October 20, 2003].

Недостатками представленного решения являются:The disadvantages of the presented solution are:

сложность установки шкворней на автомобиле, повышенная трудоемкость и неудобство при сборке узла, при установке шкворней на шаровую опору;the complexity of installing the pins on the car, increased labor intensity and inconvenience when assembling the assembly, when installing the pins on the ball joint;

отсутствие герметизации шкворня, что может привести к потере смазки, особенно нижнего шкворня, а также к попаданию грязи, песка и т.п. в зону трущейся пары «вкладыш-шкворень», что уменьшает долговечность узла в целом;lack of sealing of the kingpin, which can lead to loss of lubrication, especially the lower kingpin, as well as to the ingress of dirt, sand, etc. in the zone of the rubbing pair "liner-pivot", which reduces the durability of the assembly as a whole;

выполнение площади контакта трущейся пары «шкворень-вставка» минимальной;making the contact area of the rubbing pair "pin-insert" minimal;

отсутствие регулировки зазора в трущейся паре.lack of clearance adjustment in the rubbing pair.

Известна конструкция шкворня в сборе, имеющего сферическую опорную поверхность, а также сферическую опору и сферический вкладыш, при этом вышеуказанные детали дополнительно содержат защитный чехол, заполняемый смазкой, образуя единую сборочную единицу. Сферическая опорная поверхность шкворня, а также внутренняя сферическая поверхность вкладыша имеют сферическую часть с высотой, превышающей радиус сферы. Вкладыш изготовлен из полимерного материала. Сферическая опорная поверхность шкворня, а также внутренняя сферическая поверхность вкладыша имеют сферическую часть высотой, превышающей радиус сферы не менее чем на 1/3 его величины. Сферический вкладыш имеет входное отверстие с диаметром, меньшим диаметра сферы шкворня, а снаружи - сферическую поверхность, переходящую в цилиндрическую поверхность со стороны входного отверстия. Сферическая опора на внутренней сферической части внизу имеет компенсационную зону. Защитный чехол крепится с помощью двух пружинных элементов. Пружинные элементы представляют собой витые пружины с количеством витков один или более. Вверху защитного чехла на внутренней поверхности имеются одна или несколько канавок. Канавки имеют треугольный профиль. Защитный чехол может быть изготовлен из резины, полиуретана или силикона [RU 211496, B62D 7/18, F16C 11/06, опубл. 08.06.2022 г.]Known for the design of the kingpin assembly having a spherical bearing surface, as well as a spherical bearing and a spherical insert, while the above parts additionally contain a protective cover filled with lubricant, forming a single assembly unit. The spherical bearing surface of the kingpin, as well as the inner spherical surface of the bushing, have a spherical part with a height exceeding the radius of the sphere. The insert is made of polymeric material. The spherical bearing surface of the pivot, as well as the inner spherical surface of the bushing, have a spherical part with a height exceeding the radius of the sphere by at least 1/3 of its value. The spherical insert has an inlet with a diameter less than the diameter of the kingpin sphere, and outside - a spherical surface, turning into a cylindrical surface from the side of the inlet. The spherical support on the inner spherical part below has a compensation zone. The protective cover is fastened with two spring elements. The spring elements are coiled springs with one or more turns. At the top of the protective cover on the inner surface there are one or more grooves. The grooves have a triangular profile. The protective cover can be made of rubber, polyurethane or silicone [RU 211496, B62D 7/18, F16C 11/06, publ. 06/08/2022]

Недостатком данного аналога является отсутствие компенсации зазора в процессе эксплуатации транспортного средства в трущейся паре, между внутренней сферической поверхностью вкладыша и сферической поверхностью пальца шкворня.The disadvantage of this analog is the lack of gap compensation during operation of the vehicle in the rubbing pair, between the inner spherical surface of the liner and the spherical surface of the king pin.

Известен поворотный кулак, содержащий шаровую опору, корпус поворотного кулака со шкворнями в виде ступенчатых цилиндров и радиальными подшипниками скольжения, упорные подшипники в виде шайб с углублениями на рабочих поверхностях для смазки, опорные кольца, регулировочные прокладки, обеспечивающие требуемую величину предварительного нагружения упорных подшипников [Автомобили УА3-3160, УА3-3162 и их модификации», г. Ульяновск, «Ульяновский Дом печати», 2000 г., с. 131]Known knuckle containing a ball joint, a knuckle housing with pins in the form of stepped cylinders and radial plain bearings, thrust bearings in the form of washers with recesses on the working surfaces for lubrication, support rings, shims that provide the required amount of preload thrust bearings [Cars UA3-3160, UA3-3162 and their modifications”, Ulyanovsk, Ulyanovsk Press House, 2000, p. 131]

Недостатками известного поворотного кулака являются: отсутствие возможности устранения радиального зазора в подшипниках скольжения, возникающего в процессе эксплуатации, высокая трудоемкость изготовления и регулировки узла, необходимость применения специального оборудовании при ремонте и замене радиальных подшипников скольжения, высокая трудоемкость обслуживания узла, обусловленная необходимостью периодического смазывания поверхностей трения.The disadvantages of the known knuckle are: the inability to eliminate the radial clearance in the bearings that occurs during operation, the high complexity of manufacturing and adjusting the assembly, the need to use special equipment for the repair and replacement of radial bearings, the high complexity of servicing the assembly, due to the need for periodic lubrication of friction surfaces .

Наиболее близким аналогом по технической сущности является конструкция шкворня, имеющего сферическую опорную поверхность, а также сферическую опору и сферический вкладыш, при этом вышеуказанные детали дополнительно содержат защитный чехол, заполняемый смазкой, образуя единую сборочную единицу, при этом сферическая опорная поверхность шкворня, а также внутренняя сферическая поверхность вкладыша имеют сферическую часть с высотой, превышающей радиус сферы, а вкладыш изготовлен из полимерного материала, при этом сферическая опорная поверхность шкворня, а также внутренняя сферическая поверхность вкладыша имеют сферическую часть высотой, превышающей радиус сферы не менее чем на 1/3 его величины, сферический вкладыш имеет входное отверстие с диаметром, меньшим диаметра сферы шкворня, а снаружи - сферическую поверхность, переходящую в цилиндрическую поверхность со стороны входного отверстия, а сферическая опора на внутренней сферической части внизу имеет компенсационную зону [RU 191961, B62D 7/18, опубл. 28.08.2019 г.].The closest analogue in terms of technical essence is the design of a king pin having a spherical bearing surface, as well as a spherical bearing and a spherical insert, while the above parts additionally contain a protective cover filled with lubricant, forming a single assembly unit, while the spherical bearing surface of the king pin, as well as the inner the spherical surface of the liner has a spherical part with a height exceeding the radius of the sphere, and the liner is made of a polymeric material, while the spherical bearing surface of the kingpin, as well as the inner spherical surface of the liner, have a spherical part with a height exceeding the radius of the sphere by at least 1/3 of its value , the spherical insert has an inlet with a diameter smaller than the diameter of the king pin sphere, and on the outside - a spherical surface that turns into a cylindrical surface from the side of the inlet, and the spherical support on the inner spherical part below has a compensation zone [RU 191961, B62D 7 /18, publ. August 28, 2019].

Недостатками известного технического решения является то, что при износе вкладыша возникает люфт (зазор) пальца в корпусе, отсутствует компенсация зазора в процессе эксплуатации транспортного средства в трущейся паре, между внутренней сферической поверхностью вкладыша и сферической поверхностью пальца шкворня.The disadvantages of the known technical solution is that when the liner is worn, a backlash (gap) of the pin occurs in the housing, there is no gap compensation during the operation of the vehicle in a rubbing pair, between the inner spherical surface of the liner and the spherical surface of the king pin.

Технической проблемой предлагаемой полезной модели является устранение недостатков ближайшего аналога, создание устройства шкворня, обладающего повышенными эксплуатационными характеристиками.The technical problem of the proposed utility model is the elimination of the shortcomings of the closest analogue, the creation of a kingpin device with improved performance.

Техническими результатами предлагаемого технического решения увеличение длительности срока эксплуатации изделия, а также расширение арсенала средств аналогичного назначения - шкворней, характеризующихся механической прочностью: устойчивостью к износу в трущейся паре между внутренней сферической поверхностью вкладыша и сферической поверхностью пальца шкворня.The technical results of the proposed technical solution increase the service life of the product, as well as expand the arsenal of tools for a similar purpose - kingpins, characterized by mechanical strength: wear resistance in a rubbing pair between the inner spherical surface of the liner and the spherical surface of the king pin.

Указанные результаты достигаются тем, что в шкворне, содержащем корпус, установленный в корпусе защитный чехол, палец шкворня со сферической опорной поверхностью с одной стороны и конической частью, сопряженной с резьбой, с другой стороны, при этом палец шкворня сферической опорной поверхностью установлен в сферический вкладыш, выполненный из полимерного материала, согласно предлагаемой полезной модели сферический вкладыш состоит из двух частей, при этом одна часть сферического вкладыша установлена в корпусе со стороны сферической поверхности пальца шкворня и имеет отверстие для смазки, а другая часть сферического вкладыша установлена в корпусе со стороны конической части пальца шкворня и имеет отверстие для пальца шкворня, при этом на палец шкворня в его цилиндрической части установлена опорная шайба, на которую в последовательности установлены пружинное кольцо в виде волнистой в плоскости шайбы и фиксирующая шайба в виде стопорного кольца с разрезом, установленного в паз, выполненный в корпусе. Сферический вкладыш может быть изготовлен из капролона.These results are achieved by the fact that in the kingpin containing the housing, the protective cover installed in the housing, the king pin with a spherical bearing surface on one side and a conical part mating with the thread, on the other hand, while the king pin with a spherical bearing surface is installed in a spherical insert , made of polymer material, according to the proposed utility model, the spherical insert consists of two parts, while one part of the spherical insert is installed in the housing on the side of the spherical surface of the king pin and has a hole for lubrication, and the other part of the spherical insert is installed in the housing on the side of the conical part the king pin and has a hole for the king pin, while a support washer is installed on the king pin in its cylindrical part, on which a spring ring is installed in sequence in the form of a washer wavy in the plane and a locking washer in the form of a locking ring with a slit installed in the groove, made in the hull. The spherical insert can be made of caprolon.

В предлагаемой конструкции шкворня вкладыш состоит из двух частей, при этом пружинное кольцо через опорную шайбу компенсирует износ вкладышей за счет поджимания одной части вкладыша (внутренней его поверхности) к сферической поверхности пальца. В свою очередь, палец, своей сферической поверхностью опирается на внутреннюю поверхность другой части вкладыша. За счет давления, оказываемого пружинным кольцом на опорную шайбу и далее на часть вкладыша, создается необходимый натяг для пальца и исключается люфт (зазор) в процессе эксплуатации транспортного средства в трущейся паре между внутренней сферической поверхностью вкладыша и сферической поверхностью пальца шкворня до момента ограничения хода пружинного кольца. Отсутствие зазора исключает удары и биение трущихся частей, т.е. исключается разрушение вкладыша. Шкворень обладает повышенными эксплуатационными характеристиками (увеличенный ресурс), за счет того, что пружинное кольцо создает натяг вкладыша, и по мере износа вкладыша, части вкладыша прижимаются к сферической поверхности пальца шкворня, тем самым компенсируют необходимый натяг в соединении палец-вкладыш для исключения зазора (люфта). Таким образом, обеспечивается устойчивость к износу в трущейся паре между внутренней сферической поверхностью вкладыша и сферической поверхностью пальца шкворня, что в итоге обеспечивает увеличение длительности срока эксплуатации устройства.In the proposed kingpin design, the liner consists of two parts, while the spring ring through the support washer compensates for the wear of the liners by pressing one part of the liner (its inner surface) to the spherical surface of the pin. In turn, the finger, with its spherical surface, rests on the inner surface of the other part of the insert. Due to the pressure exerted by the spring ring on the support washer and then on the part of the liner, the necessary tightness for the pin is created and the backlash (clearance) is eliminated during the operation of the vehicle in the rubbing pair between the inner spherical surface of the liner and the spherical surface of the king pin until the stroke of the spring is limited rings. The absence of a gap eliminates shock and runout of rubbing parts, i.e. the destruction of the liner is excluded. The king pin has increased performance characteristics (increased resource), due to the fact that the spring ring creates an interference fit of the liner, and as the liner wears out, the parts of the liner are pressed against the spherical surface of the king pin, thereby compensating for the necessary tightness in the pin-liner connection to eliminate the gap ( backlash). Thus, resistance to wear is ensured in the rubbing pair between the inner spherical surface of the liner and the spherical surface of the king pin, which ultimately ensures an increase in the service life of the device.

Ресурс шкворня данной конструкции увеличивается в среднем на 50% согласно испытаниям, проведенным в таблице 1.The resource of the kingpin of this design increases by an average of 50% according to the tests carried out in table 1.

Шкворень иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 - шкворень, общий вид, фиг. 2 - шкворень в разрезе, на фиг. 3 - увеличенный узел шкворня, на фиг. 4 - шкворень во взаимодействии с узлами автомобиля. Заявленный шкворень содержит корпус 1 (фиг. 1, 2), защитный чехол 2, установленный в корпусе, палец шкворня 3 со сферической опорной поверхностью 4, с одной стороны, и конической частью 5, сопряженной с резьбой 6, с другой стороны. Палец шкворня 3 сферической опорной поверхностью 4 установлен в сферический вкладыш 7 (фиг. 1), выполненный из полимерного материала, например, из капролона или другого аналогичного материала. Сферический вкладыш 7 в предлагаемом экспериментальном образце изготовлен из капролона марки (М 40). Сферический вкладыш 7 состоит из двух частей. Одна часть 8 сферического вкладыша 7 установлена в корпусе 1 со стороны конической части пальца шкворня 3 и имеет отверстие 11 для пальца шкворня 3. Другая часть 9 сферического вкладыша 7 установлена в корпусе 1 со стороны сферической поверхности пальца шкворня 3 и имеет отверстие для смазки 10. На часть 8 сферического вкладыша 7, сверху через отверстие 11 установлена опорная шайба 12, на которую в последовательности установлены пружинное кольцо 13 в виде волнистой в плоскости шайбы и фиксирующая шайба 14 в виде стопорного кольца с разрезом, установленного в паз (на фигуре не показано), выполненный в корпусе 1. В нижней части корпуса 1 предусмотрено отверстие 10 для смазки трущиеся пары, палец шкворня 3 его сферической опорной поверхности 4 и сферического вкладыша 7.The king pin is illustrated in the drawings, where in Fig. 1 - king pin, general view, fig. 2 - kingpin in section, in Fig. 3 - an enlarged kingpin assembly, in Fig. 4 - king pin in interaction with vehicle components. The claimed king pin contains a body 1 (Fig. 1, 2), a protective cover 2 installed in the body, a king pin 3 with a spherical bearing surface 4, on the one hand, and a conical part 5, mating with the thread 6, on the other hand. The pin of the king pin 3 with a spherical bearing surface 4 is installed in a spherical insert 7 (Fig. 1) made of a polymeric material, for example, of caprolon or other similar material. Spherical insert 7 in the proposed experimental sample is made of caprolon brand (M 40). The spherical insert 7 consists of two parts. One part 8 of the spherical insert 7 is installed in the housing 1 from the side of the conical part of the king pin 3 and has a hole 11 for the king pin 3. The other part 9 of the spherical insert 7 is installed in the housing 1 from the side of the spherical surface of the king pin 3 and has a hole for lubrication 10. On the part 8 of the spherical insert 7, from above through the hole 11, a support washer 12 is installed, on which the spring ring 13 is installed in sequence in the form of a washer wavy in the plane and the locking washer 14 in the form of a retaining ring with a slit installed in the groove (not shown in the figure) made in the housing 1. In the lower part of the housing 1 there is a hole 10 for lubricating the rubbing pairs, the king pin 3 of its spherical bearing surface 4 and the spherical insert 7.

Шкворень работает следующим образом.The pivot works as follows.

Шкворень является опорой и шарниром поворотного кулака 15 (фиг. 3) автомобиля и служит для осуществления перемещения поворотного кулака 15 в горизонтальной плоскости, относительно неподвижной вилки 16 чулка моста автомобиля, для перемещения управляемых колес автомобиля в нужном направлении. Палец шкворня 3 установлен в корпусе 1, где несет вертикальную нагрузку переменной величины от поворотного кулака 15. Сферическая опорная поверхность 4 пальца шкворня 3 секторно вращается в горизонтали в полимерном сферическом вкладыше 7 (фиг. 1, 2), состоящем из одной 8 и другой 9 частей, выполняющих функцию подшипников скольжения для сферической опорной поверхности 4 пальца шкворня 3. Пружинное кольцо 13, изготовленное в виде волнистой в плоскости шайбы, создает и компенсирует натяг в соединении, палец шкворня 3 со сферической опорной поверхностью 4 и сферическим вкладышем 7.The kingpin is the support and hinge of the steering knuckle 15 (Fig. 3) of the car and serves to move the steering knuckle 15 in a horizontal plane, relative to the fixed fork 16 of the car axle stocking, to move the steered wheels of the car in the desired direction. The king pin 3 is installed in the housing 1, where it carries a vertical load of variable magnitude from the steering knuckle 15. The spherical bearing surface 4 of the king pin 3 rotates horizontally in a polymer spherical insert 7 (Fig. 1, 2), consisting of one 8 and the other 9 parts that perform the function of bearings for the spherical bearing surface 4 of the king pin 3. The spring ring 13, made in the form of a washer wavy in the plane, creates and compensates for interference in the connection, the king pin 3 with a spherical bearing surface 4 and a spherical insert 7.

Claims

1. A king pin containing a housing, a protective cover installed in the housing, a king pin with a spherical bearing surface on one side and a conical part mating with the thread, on the other hand, while the king pin with a spherical bearing surface is installed in a spherical insert made of polymeric material and consisting of two parts, wherein one part of the spherical insert is installed in the housing from the side of the spherical surface of the king pin and has a hole for lubrication, and the other part of the spherical insert is installed in the housing from the side of the conical part of the king pin and has a hole for the king pin, while a support washer is installed on the kingpin pin in its cylindrical part, on which a spring ring in the form of a washer wavy in the plane and a locking washer in the form of a locking ring with a cut installed in the groove made in the housing are installed in sequence.

2. The king pin according to claim 1, characterized in that the spherical insert is made of caprolon.