Безлюфтовий вузол підшипника ковзання

1. Безлюфтовий вузол підшипника ковзання з попередньо визначеним обертовим моментом, з підшипником ковзання, причому підшипник ковзання має корпус (1) підшипника та втулку (2) підшипника, встановлювану в корпус (1) підшипника, причому втулка (2) підшипника та корпус (1) підшипника є аксіально відкритими, та з валом (3), що є контрагентом втулки (2) підшипника, який відрізняється тим, що вал (3) встановлюють з натягом у втулку (2) підшипника таким чином, що втулка (2) підшипника та корпус (1) розширюються. 2. Вузол підшипника ковзання за п. 1, який відрізняється тим, що аксіальний отвір втулки (2) підшипника виконано як аксіальний шліц (2а). 3. Вузол підшипника ковзання за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що аксіальний отвір корпусу (1) підшипника виконано як аксіальний шліц (1а). 4. Вузол підшипника ковзання за одним з пп. 1-3, який відрізняється тим, що корпус (1) виготовлено із синтетичного матеріалу. 5. Вузол підшипника ковзання за п. 4, який відрізняється тим, що синтетичний матеріал може бути виготовлений литтям під тиском методом вприскування. 6. Вузол підшипника ковзання за п. 5, який відрізняється тим, що оброблюваний литтям під тиском синтетичний матеріал наприскується навколо втулки (2) підшипника. 7. Вузол підшипника ковзання за одним із пп. 1-3, який відрізняється тим, що корпус 2 (19) 1 3 93900 4 16, який відрізняється тим, що втулка (2) підшипника має принаймні один аксіальний буртик (2b). 18. Вузол підшипника ковзання за одним із пп. 117, який відрізняється тим, що обертовий момент встановлено за допомогою жорсткості корпусу (1), зокрема застосованого матеріалу, та товщини стінок корпусу. 19. Вузол підшипника ковзання за одним з пп. 118, який відрізняється тим, що вал (3) на торці має радіус (3а) або фаску. 20. Вузол підшипника ковзання за одним із пп. 119, який відрізняється тим, що шорсткість Ra поверхні вала (3) становить від 0,02 до 1 мкм, краще від 0,05 до 0,8 мкм, особливо від 0,1 до 0,4 мкм. 21. Вузол підшипника ковзання за одним із пп. 1 20, який відрізняється тим, що вал (3) є валом датчика кута. 22. Вузол підшипника ковзання за одним із пп. 120, який відрізняється тим, що вал (3) є валом дверної петлі. 23. Вузол підшипника ковзання за одним із пп. 120, який відрізняється тим, що вал (3) є валом друкувальної головки. 24. Вузол підшипника ковзання за одним із пп. 120, який відрізняється тим, що вал (3) є валом шарніра для ноутбука. 25. Вузол підшипника ковзання за одним із пп. 120, який відрізняється тим, що вал (3) є валом регульованої підвіски автомобільних фар. 26. Застосування вузла підшипника ковзання за одним із пп. 1-17 у автомобілі. Винахід стосується підшипника ковзання з корпусом підшипника та вставленою в корпус втулкою підшипника, причому втулка підшипника є аксіально відкритою. Крім того, винахід стосується вузла підшипника ковзання з попередньо визначеним обертовим моментом. Безлюфтові вузли підшипників ковзання з втулкою, що має шліц, відомі з рівня техніки вже давно і знаходять різноманітне промислове застосування, наприклад в шарнірах. При цьому постійним недоліком виявилося те, що безлюфтову опору деталі на підшипник ковзання з попередньо визначеним обертовим моментом, особливо дуже малим обертовим моментом, можна забезпечити лише шляхом максимально високих витрат, а в багатьох випадках це взагалі є неможливим. Затискання і пов'язаний з ним обертовий момент протягом всього терміну служби підшипника ковзання залежать від виробничих допусків окремих компонентів, від зносу, якому підлягає підшипник ковзання під час роботи, а також від температурних коливань під час роботи. Для останніх відчутними є зокрема різні коефіцієнти теплового розширення застосованих матеріалів. Компенсувати впливи перелічених факторів можна тільки за виробничих умов з заданою температурою, виробничими допусками та зносом шляхом високих технічних витрат. Зміна виробничих умов неминуче призводить до неконтрольованої зміни затискання, а відтак і зміненого обертового моменту. Тому перед винаходом стоїть задача створити підшипник ковзання та безлюфтовий вузол підшипника ковзання, причому щоб підшипник ковзання або вузол підшипника ковзання могли працювати в змінюваних виробничих умовах при попередньо визначеному обертовому моменті протягом всього терміну служби. Згідно з винаходом задачу вирішено за допомогою підшипника ковзання за обмежувальною частиною пункту 1 формули винаходу за рахунок того, що корпус підшипника є аксіально відкритим. Згідно з винаходом аксіально відкритими є як втулка підшипника, так і корпус підшипника. Під виразом «аксіально відкритий» в сенсі винаходу слід розуміти будь-який отвір, який простягається вздовж осі через втулку підшипника або корпус підшипника, внаслідок чого площа всередині периметру відповідної конструктивної деталі вже не є замкненою. Перевага надається аксіальному отвору для втулки підшипника, та аксіальному шліцу для корпуса підшипника. Підшипник ковзання згідно з винаходом придатний до застосування в широкому діапазоні навантажень. Так, довгострокове застосування в широкому діапазоні при питомому навантаженні на підшипник р можливе від 0,1 до < 0,001 мПа, і при швидкості підшипника від 0,001 до щонайбільше близько 2 м/сек. Обертовий момент вузла, реалізованого за допомогою підшипника ковзання згідно з винаходом, може бути встановленим будь-де завдяки обраній жорсткості корпусу. При цьому жорсткість корпусу підшипника ковзання вирішальною мірою залежить від властивостей матеріалу корпусу, товщини матеріалу та обраної у кожному випадку геометрії корпусу. Для дуже низьких обертових моментів корпус підшипника слід виготовляти переважно із синтетичного матеріалу, зокрема оброблюваного способом лиття під тиском синтетичного матеріалу з малою товщиною стінок. При цьому доцільно, коли з метою виготовлення корпусу цей синтетичний матеріал наприскують навколо втулки підшипника. Крім того, доцільно, коли корпус у випадку дуже малих обертових моментів має малу товщину стінок. Якщо є прагнення до високих обертових моментів, корпус доцільно виготовляти із особливо жорсткого матеріалу, зазвичай із металу. При цьому може йтися про литі матеріали, зокрема про сталь або алюмінієвий сплав. Особливо вигідним є застосування «меморі»-сплаву, який інакше можна назвати сплавом, що має пам'ять про форму. Він здатен після критичної для даного матеріалу температури знову приймати попередню форму, яку він «запам'ятав». Сплавом, який має таку здатність особливо великою мірою, є нікелевотитановий сплав. 5 Аксіально відкрита втулка підшипника може бути виготовлена із різних матеріалів. Як антифрикційний матеріал вона містить переважно синтетичну речовину, краще високотемпературну пластмасу, причому перевага надається фтористій пластмасі, зокрема політетрафторетилену, поліаміду, поліамідіміду, полівініліденфториду, перфторалкокси-співполімеру, поліефірефіркетону, поліетилену, особливо ультрависокомолекулярному поліетилену та їх комбінаціям. Інша доцільна форма виконання винаходу передбачає, що втулка підшипника містить зміцнюючий матеріал. Він може складатися з металу, зокрема міді, високосортної сталі, хрому, нікелю, цинку, сплаву цинку з залізом, заліза, бронзи і/або алюмінію або з їх сплаву. Доцільно, коли він має відкриту структуру і виконаний зокрема як металева тканина, як просічно-витяжний металевий лист, нетканий матеріал, зокрема як металевий нетканий матеріал і/або як перфорований металевий лист. Далі у втулці підшипника ковзання згідно з винаходом передбачено, що антифрикційний матеріал втулки підшипника зворотньою стороною з'єднується з основою. Це надає втулці підшипника особливої жорсткості і до того ж покращує її здатність до формування. Основа також доцільним чином виготовлена із металу, краще сталі, високосортної сталі, міді, титану, бронзи, алюмінію або з їх сплаву. Аксіально відкриту втулку підшипника можна виготовляти різними способами. Особливо доцільним, тому що простим у реалізації, є виконання у вигляді намотуваної втулки. Намотувану втулку виготовляють із рулонного матеріалу, наприклад ламінованої і розрізаної PTFE-фольги з наступним формуванням. Доцільним чином втулка підшипника має принаймні один аксіальний буртик, який поміж іншим перешкоджає висковзуванню втулки із корпуса підшипника. Вищеназвана задача вирішується далі згідно з винаходом за допомогою безлюфтового вузла підшипника ковзання згідно з обмежувальною частиною пункту 18 формули винаходу за рахунок того, що вал з натягом встановлюють у втулку підшипника таким чином, що втулка і корпус підшипника розширюються. Вузол підшипника ковзання використовує той факт, що аксіально відкритий корпус, розширений валом, який вставляють у втулку підшипника з натягом, чинить на вал постійну затискну дію і таким чином на тривалий час забезпечує щільність. Якщо з часом внаслідок температурних коливань і/або зносу розміри окремих частин підшипника ковзання або вузла підшипника ковзання зазнають змін, то постійна затискна дія аксіально відкритого корпусу компенсує це таким чином, що визначене затискаюче зусилля і пов'язаний з ним визначенийобертовий момент підшипника ковзання залишаються незмінними. До того ж вузол підшипника ковзання згідно з винаходом може бути додатково убезпечений аксіально за допомогою другого буртика. Затискаюче зусилля, а відтак і обертовий мо 93900 6 мент вузла підшипника ковзання можуть бути відрегульовані з великою точністю за допомогою жорсткості корпусу, зокрема за допомогою застосованого матеріалу та товщини стінок корпусу. Крім того, бажана жорсткість може бути забезпечена відповідною геометрією корпусу з ребрами жорсткості тощо. Доцільно, коли вал, застосований у вузлі підшипника ковзання, на торцевій стороні має радіус або фаску. Це полегшує введення валу, виготовленого згідно з винаходом з припуском, в підшипник ковзання. Крім того, вал для підшипника ковзання, що працює всуху, мусить мати відповідно високу чистоту поверхні. При цьому шорсткість поверхні валу становить раціональним чином від 0,02 до 1 мкм, краще від 0,05 до 0,8 мкм, особливо від 0,1 до 0,4 мкм. Можливості застосування запропонованого підшипника ковзання та запропонованого вузла підшипника ковзання дуже різноманітні. Особливо доцільним є застосування в автомобілі, де важливим є довгий термін служби при визначеному і постійному обертовому моменті за змінюваних умов експлуатації (температури). Особливо доцільним є застосування в регульованій підвісці автомобільних фар («віражне світло»), оскільки тут зменшувана з часом щільність і пов'язане з цим зростання вібрації фари чинять особливо великі перешкоди. Подальші вигідні можливості застосування вбачаються в шарнірах для ноутбуків, дверних петлях, друкувальних головках або датчиках кутів. Нижче винахід пояснюється більш детально за допомогою креслень з зображеним прикладом виконання. Креслення показують: Фіг. 1 - вузол підшипника ковзання згідно з винаходом у варіанті, що являє собою плаваючий підшипник, вигляд збоку; Фіг. 2 - вузол підшипника ковзання за фіг. 1 у фронтальному вигляді згідно з лінією розрізу Il - II; Фіг. 3 - вузол підшипника ковзання згідно з винаходом у варіанті, що являє собою нерухомий підшипник, вигляд збоку та Фіг. 4 - матеріал втулки підшипника для вузла підшипника ковзання за фіг. 1 у поперечному розрізі. Безлюфтовий вузол підшипника ковзання згідно з винаходом за фіг. 1 має корпус 1 підшипника, встановлену в корпусі підшипника втулку 2 підшипника та встановлений у втулку 2 підшипника вал 3, що є контрагентом втулки підшипника. На обох кінцях втулка 2 підшипника має аксіальний буртик 2b, який забезпечує щільну, гарантовану від непередбачуваного висковзування посадку втулки 2 підшипника в корпусі 1. Як видно також з фіг. 2, як корпус 1 підшипника, так і втулка 2 підшипника є аксіально відкритими, причому аксіальні отвори корпусу 1 та втулки 2 виконані у вигляді аксіальних шліців 1а, 2а. У вузлі підшипника ковзання згідно з винаходом вал 3 встановлено з натягом у втулку 2 підшипника таким чином, що втулка 2 та корпус 1 підшипника розширюються. Вал 3 принаймні на одному своєму кінці має радіус 3а, який полегшує 7 введення валу 3, виготовленого з припуском відносно втулки 2 та корпусу 1 підшипника. Затискаюча та пружинна дія розширеного корпусу 1 гарантує, що безлюфтовий вузол підшипника ковзання протягом всього терміну служби підшипника ковзання має постійний обертовий момент навіть при зміні умов експлуатації. При цьому на обертовий момент впливають властивості матеріалу, з якого виготовлено корпус 1 підшипника, товщина застосованого матеріалу та геометрія корпусу. На фіг. 4 матеріал втулки 2, що належить до вузла підшипника ковзання згідно з фіг. 1, зображено в поперечному розрізі. На стороні, оберненій до контрагента втулки 2 підшипника, міститься шар 5 із антифрикційного матеріалу, в даному випадку PTFE-компаунду. Всередині шару 5 передбачено зміцнюючий матеріал, в даному випадку утворений металевою тканиною 6, яка може бути виготовленою із міді, високосортної сталі, хрому, нікелю, цинку, сплаву цинку з залізом, із заліза, бронзи і/або алюмінію або їх сплавів. Зворотньою стороною шар 5 із антифрикційного матеріалу з'єднаний з масивною основою 7. Вона переважно 93900 8 виготовлена із металу, краще сталі, високосортної сталі, міді, титану, бронзи, алюмінію або їх сплаву. Зображений на фіг. 1-3 вузол підшипника ковзання може бути застосованим, наприклад, в регульованій системі автомобільних фар, причому корпус підшипника являє собою частину нерухомо з'єднаної з кузовом рами, а вал зі свого боку з'єднаний з кріпленням системи автомобільних фар, переміщуваної по горизонталі і/або по вертикалі. Якщо з часом розміри окремих компонентів підшипника ковзання або вузла підшипника ковзання змінюються внаслідок температурних коливань і/або зносу, то за допомогою постійної затискної дії аксіально відкритого корпусу це компенсується тим, що визначене затискаюче зусилля і пов'язаний з ним обертовий момент підшипника ковзання запишаються незмінними. Вузол підшипника ковзання згідно з винаходом дозволяє здійснити безлюфтову опору з попередньо визначеним обертовим моментом також і у випадку використання аксіально відкритих втулок підшипника. Внаслідок цього можна зробити безлюфтовими такі підшипники ковзання, як голчасті та кулькові підшипники. 9 93900 10 11 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 93900 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601