專利名稱：游隙有限的球鉸鏈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及球鉸鏈，特別用于轉向桿或連桿、聯接桿、懸掛穩(wěn)定桿等。這種球鉸鏈 常常用于機動車，如轎車、卡車、拖拉機等。這種球鉸鏈還有其它的應用。
背景技術：
通常，球鉸鏈包括外殼，外殼形成一個座、一個開口、一個下軸襯和一個上軸襯。另 一方面，球鉸鏈包括球頭，球頭形成一個頭部、一個頸部和一個桿。桿穿過外殼的開口延伸 到外殼之外，頭部接納在外殼的座中，在上、下軸襯之間，使頭部可以在座中移動。這是大 部分球鉸鏈的共同結構。在其工作過程中，球頭的桿可以以有限的游隙相對外殼移動。由 于球頭的頭部可以通過在為此設置的軸襯上滑動而在外殼的座內移動，使這種移動成為可 能。因此，球頭的桿可以沿兩個垂直的軸線移動。桿沿這兩個軸線的游隙受座的開口形狀 的限制，座的邊緣一般伸入到位于頭部與桿之間的球頭頸部。這是球鉸鏈的完全傳統(tǒng)的構 形。因此，以適當方式構形外殼的開口，就可以以不同方式限制桿沿兩個垂直軸線的游隙。 例如，可以將桿沿一軸線的游隙限制為90°，并將桿沿另一垂直軸線的游隙限制為30°。 根據球鉸鏈的應用來選擇對桿的游隙的不同限制。在有些情況下，甚至希望球頭的桿的游隙主要只沿一個軸線進行，沿垂直軸線的 游隙基本為零。在現有技術中已經存在對于球頭頭部的游隙限制系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)不夠可 靠，并且實施成本高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有技術的上述缺點，限定一個其球頭的桿的游隙可以被限 制、甚至幾乎被鎖定的球鉸鏈，而不降低鉸鏈的可靠性，也不增加其成本。為了達到該目的，本發(fā)明提出一種球鉸鏈，特別用于轉向桿和聯桿，它包括形成一 個座、一個開口、一個下軸襯和一個上軸襯的外殼，和形成一個頭部、一個頸部和一個桿的 球頭，頸部在頭部和桿之間限定截面減小的縮窄部，桿穿過外殼的開口延伸到外殼之外，頭 部接納在座中，在上、下軸襯之間，使得頭部可以在座中移動，其特征在于，外殼在其開口處 包括至少一個頂靠凸緣，用于與球頭的桿接觸，以限制其在該方向的游隙。本發(fā)明不是象現 有技術中那樣限制桿在頭部或頸部的游隙，而是直接限制桿的游隙，這是通過在外殼開口 處延長外殼，一直延伸到桿處。這樣，將產生游隙限制的頂靠遠離位于頭部中心處的桿的旋 轉點。這一方面增加了游隙限制的準確性，并且由于頂靠在兩個非常堅固的零件、即外殼和 球頭的桿之間進行，又增加了球鉸鏈的堅固性。外殼的延伸或延長使得頂靠可以凸緣的形 式呈現，凸緣的定義應該是廣義的該凸緣只是外殼的軸向延伸至球頭的桿處的一部分。由 于它的位置，該頂靠凸緣形成進入接納球頭頭部的內座的開口的邊緣的一部分。根據一個有利實施例，外殼包括位于桿的兩側的兩個相對的凸緣，以限制桿沿一 軸線的游隙。在某些應用情況下，凸緣布置成將桿的軸向游隙限制在幾度，有利地為1至3 度，并最好約為1° 30'。實際上，把軸向游隙減小到0°是不可能的，這阻止了頭部在外殼的座內的轉動。這就是為什么需要保持大約1°的最小游隙。根據一個有意義的方面，需要注意到，當所述至少一個凸緣與桿接觸時，該凸緣不 與頸部接觸。換句話說，頂靠凸緣不進入球頭的頸部內。根據一個實用的實施例，球頭的桿可以包括一個圓柱形部分，所述至少一個凸緣 與該圓柱形部分接觸。有利的是，圓柱形部分最好直接與頸部連接，并且其直徑大于頸部直 徑。在這種情況下，鉸鏈可以另外包括一個萬向節(jié)折褶，其一方面圍繞開口固定在外殼上， 另一方面緊密接合在球頭的桿的圓柱形部分上。根據本發(fā)明的另一個有利的方面，所述至少一個凸緣限定開口邊緣的一部分，其 比開口邊緣的其它部更向球頭的桿軸向延伸，開口邊緣的其它部分有利地也用于頂靠球頭 的桿，或者進入到球頭頸部中，從而限定桿的最大橫向游隙。在另一軸向方向，桿的游隙由 頂靠凸緣限制。根據本發(fā)明的另一個有利的方面，所述至少一個凸緣形成開口的凸肚形的邊緣部 分。根據另一個特征，開口可具有長條形或橢圓形形狀，并且具有高度變化的頂靠邊 緣，頂靠凸緣位于開口的長邊?？梢岳斫?，開口的構形比較復雜，更不用說其邊緣，因為一方 面它的形狀不是圓形(而是長條形或橢圓形)，另一方面它的邊緣不在一個平面中延伸(而 是形成高度變化的曲線)。沿著球頭頭部的縱向軸線，頂靠凸緣比開口的其它部分軸向延伸 得更低，在這些地方球頭的游隙最大。這樣，可確定開口邊緣的輪廓基本為沿長條形或橢圓 路徑的正弦曲線形。根據本發(fā)明另一有意義的特征，凸緣可以包括基本互相平行延伸的內頂靠面。本發(fā)明的精髓為遠離桿的旋轉點實現對球頭的桿的游隙限制。


現在參照附圖更詳細地描述本發(fā)明，附圖作為非限定例子給出本發(fā)明的一個實施 例。圖中圖1是根據本發(fā)明的非限定實施例的完整球鉸鏈的立體圖；圖2是圖1球鉸鏈的外殼的立體圖；圖3是圖1球鉸鏈的俯視圖；圖4是沿通過圖1球鉸鏈的外殼尾部的平面的垂直橫剖視圖；圖5是通過與圖4平面垂直的平面的垂直橫剖視圖。
具體實施例方式不同圖中示出的球鉸鏈主要包括外殼1和球頭6。外殼1包括一個殼體2、一個蓋3、一個上軸襯4、一個彈簧34和一個外殼尾部5。殼體2可以與尾部5整體形成，或者在變型中分別形成，然后借助已知技術附加和 固定。殼體2在其上端限定一個接納槽22，蓋3的外周邊接合在接納槽中。軸襯4也位于 殼體2內，并由彈簧34推動離開蓋3。軸襯4的形狀為環(huán)冠形，限定一個中心開口和一個環(huán) 形槽。彈簧34 —方面頂靠在蓋3的下面，另一方面頂靠在軸襯4的槽的底部。圖4、5中，彈 簧為其最大壓縮狀態(tài)，這時上軸襯4與蓋3接觸。外殼2、蓋3和上軸襯4 一起限定一個內
4座21，如下面將要看到的，該內座用于接納球頭。殼體2還限定一個下軸襯24，這里，下軸 襯24與殼體2整體形成。在未示出的變型中，也可以借助附加在殼體2內的零件形成下軸 襯24。殼體2還限定與蓋3相對的一個開口 25。該開口 25可使內座21與外界連通。相 反，蓋3在與開口 25相對的端部完全封閉座21。后面還會描述本發(fā)明的開口 25的特殊構 形。球頭6包括一個球形頭部61、一個頸部62和一個球頭的桿63。球頭頭部61的整 體形狀為球形，并且位于外殼1的座21中。更確切的，頭部61夾在上軸襯4與下軸襯24 之間，上、下軸襯兩者都具有局部球形的互補接觸面。隨著頭部由于在軸襯之間的摩擦而磨 損，彈簧34推動上軸襯4頂靠頭部，因此避免任何不利的間隙。桿63穿過殼體2的開口 25 突出到外殼1之外。連接頭部61和桿63的頸部62大致位于開口 25處。頭部61是球頭 的直徑最大的部分。頸部62的直徑小于頭部的直徑。桿63在與頸部62連接處的直徑也 大于頸部的直徑。因此可以說，頸部62形成頭部61與桿63之間的直徑縮小部。在一實用 的實施例中，桿63包括直接與頸部62連接的圓柱形部分64。該圓柱形部分64也大致位于 外殼1的開口 25處。在該圓柱形部分之下，桿63可以包括截錐形部分65，其末端是用于連 接的另一個圓柱形部分66。球鉸鏈還包括萬向節(jié)折褶7，實現外殼1的開口與球頭6的桿63之間的密封柔性 連接。萬向節(jié)折褶7包括圍繞殼體2形成的凸肩23接合的第一卡環(huán)71，該凸肩23位于開 口 25附近，更確切地說是圍繞開口 25。另一方面，萬向節(jié)折褶7包括第二卡環(huán)72，圍繞球 頭6的桿63緊密接合，并最好圍繞球頭的桿63的圓柱形部分64接合。萬向節(jié)折褶7在兩 個卡環(huán)71和72之間限定一個柔性部分70，其允許桿63通過樞轉相對殼體2移動。剛才描述的球鉸鏈完全是傳統(tǒng)的類型。球頭的桿63可以通過圍繞頭部61的樞轉 相對外殼1移動，頭部固定地接納在座21中，在上軸襯4和下軸襯24之間。桿63可以沿 兩個垂直軸線以有限的游隙移動?，F在參照圖4，很容易理解，桿63可以沿一個在圖的平面中延伸的軸線移動，并具 有較大的游隙，因為開口 25的邊緣部分26遠離球頭6，特別是遠離球頭的桿63。因此，桿 63可以在圖紙的平面中樞轉，直到開口的邊緣部分26頂靠圓柱形部分64。因此，桿63可 以有例如大約60°至90°的游隙?，F在參照圖5，可以看到，開口 25的邊緣部分27直接位于球頭6附近，特別是位于 球頭的桿63附近。開口的邊緣形成兩個相對的頂靠凸緣27，在它們之間球頭的桿63只能 實現有限的游隙α，例如約1°至3°，并最好約為1° 30'。這意味著，桿63只能在代表 零游隙的軸線X的兩側實現45'的游隙。實際上，將頂靠凸緣27設置成使球頭的桿63完 全不動是不可能的，因為需要使球頭的頭部61在座21內能夠在上、下軸襯之間轉動。這就 是為什么需要始終保持一個輕微的游隙，這里把該游隙固定在1° 30'，因為在該游隙下 觀察到了最佳的性能。因此，頂靠凸緣27呈現開口邊緣向圖中下方的延伸的形狀，所述的下方即朝向球 頭的桿63的方向或遠離蓋3。頂靠凸緣27最好與殼體2整體形成。它們一直延伸至球頭 的桿63的圓柱形部分64處。頂靠凸緣27最好具有沿軸線X互相平行延伸的頂靠內表面 271。因此，圓柱形部分64可以與內表面271自由接觸，產生線性擴展的接觸區(qū)，而不只是 點接觸。
可以注意到，桿63與頂靠凸緣27之間的接觸距離作為桿的旋轉點的球61的中心 一定距離。因此，杠桿作用減小，使得施加在凸緣上的力不是太大。而且，必須注意到，凸緣 27由鉸鏈的非常堅固的部分形成，即通過模制得到的殼體2。另外，由于桿與殼體2之間的 接觸位置，很容易精確調節(jié)桿相對外殼的游隙角度。現在參照圖1-3，可容易地理解開口 25邊緣的幾何構形及其對球頭的桿63的作 用。圖3中可以立刻觀察到，開口具有長條形、橢圓形或橢球形的頂靠邊緣或棱邊28。因此 容易理解，球頭的桿63能夠以大的游隙在長條形開口的長軸方向移動。相反，在短軸方向， 游隙將大大減小，因為它只限定在1° 30'。因此可以區(qū)分出成對相對布置的四個不同邊 緣部分，即位于長條形長軸上的邊緣部分26和位于長條形短軸上的邊緣部分27。圖4中 也可見的邊緣部分26是用于抵靠球頭的桿63的部分。圖5中可見的邊緣部分27限定用 于與球頭的桿63的圓柱形部分64接觸的頂靠凸緣27?，F在參照圖1和2，可以看到，開口 25的頂靠邊緣或棱邊28呈橢圓形、長條形或橢球形，不在一個平面中延伸，而是沿著具有 高點和低點的曲線路徑。該路徑在邊緣部分26處低，在邊緣部分27處高。沿頂靠邊緣28 行進一整圈，其路徑上升兩次，也下降兩次。該路徑可以形成一種環(huán)形的雙正弦曲線。在頂 靠凸緣27的部分，頂靠邊緣28的形狀為凸肚形，然后無間斷地延伸到邊緣部分26。還可將 頂靠凸緣27的位置確定為位于長條形開口的長直邊，而開口部分26位于長條形開口的短 邊或曲線邊。這樣，由于球頭的桿63沿垂直軸線的游隙受到頂靠凸緣27的限制，它可以主要通 過樞轉沿唯一一個軸線移動。也可以說，桿63在兩個頂靠凸緣27之間滑動，并頂靠在邊緣 部分26上。在凸緣27之間的滑動沿桿63進行，特別是在桿的圓柱形部分64處進行。頂靠 也發(fā)生在圓柱形部分64上。但是，也可考慮開口邊緣26的構形使它們頂靠在頸部62內。還可注意到，從圖3的角度看，頂靠邊緣28在頂靠凸緣27處為直線，同時如圖1、 2中可以看到的，其為凸肚形。這種球鉸鏈可以在轉向桿或連桿、聯接桿或穩(wěn)定連桿中得到優(yōu)先應用。借助本發(fā)明，可以很容易地限制球頭在外殼中的游隙，而不會使外殼或球頭的設 計復雜化，并且也不降低鉸鏈的堅固性。在用于描述本發(fā)明的例子中，游隙限制為幾度，但 是，也可實施本發(fā)明以實現限制更大的游隙，原理是不頂靠球頭的頸部，而是頂靠在球頭的 桿上。
權利要求
球鉸鏈，特別用于轉向桿或聯接桿，包括 外殼(1)，形成一個座(21)、一個開口(25)、一個下軸襯(24)和一個上軸襯(4)； 球頭(6)，形成一個頭部(61)、一個頸部(62)和一個桿(63)，頸部(62)限定頭部(61)與桿(63)之間的截面減小的縮窄部，桿穿過外殼開口(25)延伸到外殼(1)之外，頭部(61)接納在座(21)中，在下軸襯(24)與上軸襯(4)之間，使得頭部可以在座中移動；其特征在于，外殼(1)在其開口(25)處包括至少一個頂靠凸緣(27)，用于與球頭的桿(63)接觸，以便限制該桿在該方向的游隙。
2.如權利要求1所述的球鉸鏈，其中，外殼(1)包括位于桿(63)的兩側的兩個相對的 凸緣(27)，以便限制桿沿一軸線的游隙。
3.如權利要求2所述的球鉸鏈，其中，凸緣(27)設置成將桿(63)的軸向游隙限制為幾 度，有利地為1至3度，最好為大約1° 30'。
4.如上述權利要求之一所述的球鉸鏈，其中，當與桿(63)接觸時，所述至少一個凸緣 (27)不與頸部(62)接觸。
5.如上述權利要求之一所述的球鉸鏈，其中，球頭的桿(63)包括圓柱形部分(64)，所 述至少一個凸緣(27)與該圓柱形部分(64)接觸。
6.如權利要求5所述的球鉸鏈，其中，圓柱形部分(64)直接與頸部(62)連接，并且直 徑大于頸部的直徑。
7.如權利要求5或6所述的球鉸鏈，它還包括萬向節(jié)折褶(7)，其一方面圍繞開口(25) 固定在外殼(1)上，另一方面緊密接合在球頭的桿(63)的圓柱形部分(64)上。
8.如上述權利要求之一所述的球鉸鏈，其中，所述至少一個凸緣(27)限定一個開口的 邊緣部分，其比開口的其它邊緣部分(26)更向球頭的桿(63)軸向延伸。
9.如上述權利要求之一所述的球鉸鏈，其中，所述至少一個凸緣(27)形成開口(25)的 凸肚形邊緣部分。
10.如上述權利要求之一所述的球鉸鏈，其中，開口(25)為長條形或橢圓形，并且具有 高度變化的頂靠邊緣(28)，頂靠凸緣(27)位于開口的長邊。
11.如權利要求2所述的球鉸鏈，其中，凸緣包括基本互相平行延伸的頂靠內表面 (271)。
全文摘要
球鉸鏈，特別用于轉向桿或聯接桿，包括形成座(21)、開口(25)、下軸襯(24)和上軸襯(4)的外殼(1)，和形成頭部(61)、頸部(62)和桿(63)的球頭(6)，頸部(62)限定頭部(61)與桿(63)之間的截面減小的縮窄部，桿穿過開口(25)延伸到外殼(1)之外，頭部(61)接納在座(21)中，在下軸襯(24)與上軸襯(4)之間，使得頭部可在座中移動；其特征在于，外殼(1)在其開口(25)處包括至少一個頂靠凸緣(27)，用于與球頭的桿(63)接觸，以便限制桿在該方向的游隙。
文檔編號F16C11/06GK101896728SQ200880120277
公開日2010年11月24日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權日2007年10月30日
發(fā)明者J-C·雷代萊 申請人:斯科瑪公司