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      球形接頭組件的制作方法

      文檔序號:11332397閱讀:406來源:國知局
      球形接頭組件的制造方法與工藝

      相關專利申請的交叉引用

      本專利申請要求2014年12月3日提交的、序列號為14/559,233的美國發(fā)明專利申請的優(yōu)先權。該專利申請通過引用而整體并入本文。

      發(fā)明背景

      1.技術領域

      本發(fā)明主要涉及球形接頭組件,更具體地,涉及在汽車轉向和懸掛系統(tǒng)中使用的那種類型的球形接頭組件。

      2.

      背景技術:

      汽車轉向和懸掛系統(tǒng)典型地包括一個或多個球形接頭,諸如橫拉桿端部球型接頭,其用于把橫位桿端部可操作地附接到轉向節(jié)。一種典型的球形接頭是壓縮負載球形接頭,該球形接頭包括具有大致球形部分的球頭銷,其被容納于殼體內的一個或多個支承件鎖住。

      在使用期間,球頭銷的球形部分既受到變化的軸向負荷又受到變化的徑向負荷。軸向力沿向下的方向被施加并壓縮下支承件,而徑向力沿各個方向循環(huán)。另外,球頭銷可能受到圍繞其軸線的旋轉力,這使得球頭銷相對于支承件和殼體旋轉。當球頭銷受到軸向和/或徑向負荷的同時施加這些旋轉力,導致在球頭銷的球形部分與捕獲球形部分的支承件(其通常是塑料或金屬)之間的磨損。

      通常,球頭銷的球形部分的外表面與支承件的接觸面之間的接觸角度和間隙影響旋轉球頭銷所需的、最終得到的旋轉扭矩。優(yōu)選地,提供帶有最小的間隙的球形接頭,以限制球形部分沿軸向和徑向相對于支承件的移動,而同時也使得旋轉扭矩最小化。為了使球頭銷的球形部分與支承件之間的間隙最小化,某些球形接頭制造商為支承件的彎曲接觸面設定的直徑非常類似于球形接頭的直徑。然而,在球形部分中和支承件中的磨損可能使得接觸角度和間隙隨時間改變,由此增加旋轉扭矩值。

      球形接頭制造商采取的另一個方法是為支承件的彎曲接觸面設定比球形部分的直徑更大的直徑,目的是限制隨著球形部分和支承件因使用而磨損導致的旋轉扭矩值的改變。這個方法具有使得球形部分與支承件的接觸面之間的接觸面積和角度最小化的效果,由此限制隨著支承件和球形部分磨損導致的旋轉扭矩值的增加。然而,這種方法也導致球形部分與支承件之間的間隙增加,這會減少球形接頭的預期壽命。



      技術實現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的一個方面提供了改進的球形接頭組件,其既展示了改進的使用壽命,又展示了在其中部件磨損期間改善的旋轉扭矩。球形接頭組件包括具有開放內部的殼體,其從至少基本上閉合的第一端延伸到開放的第二端。包括柄部和球形部分的球頭銷至少部分地布置在殼體的開放內部中。第一支承件也布置在殼體的開放內部中,并且包括第一接觸面和第二接觸面,第二接觸面通過間隙與第一接觸面隔開。第一接觸面和第二接觸面與球頭銷的球形部分滑動接觸,并且第一接觸面以大體不變的直徑半球形地彎曲。第二接觸面大體是圓柱形。第二支承件形成為相對于第一支承件的分離件,其至少部分地布置在殼體的開放內部中。第二支承件具有與球頭銷的球形部分滑動接觸的第三接觸面,并且被偏壓抵靠該球形部分。

      按照本發(fā)明的另一方面,第一支承件包括下支承件和支承套筒。第一接觸面在下支承件上,而第二接觸面在支承套筒上。下支承件和支承套筒可以單獨形成,隨后再接合在一起,或者其可以彼此一體地形成。

      本發(fā)明的另一方面提供了一種制造球形接頭組件的方法。該方法包括制備殼體的步驟,該殼體從閉合的第一端延伸到開放的第二端,并具有開放內部。該方法繼續(xù)執(zhí)行將第一支承件插入殼體的開放內部的步驟。第一支承件具有第一接觸面和第二接觸面,第二接觸面通過間隙與第一接觸面間隔開。第一接觸面是半球形彎曲形,第二接觸面是圓柱形。該方法繼續(xù)執(zhí)行將包括柄部和球形部分的球頭銷插入殼體的開放內部的步驟,從而使得球形部分與第一接觸面和第二接觸面滑動接觸。該方法繼續(xù)執(zhí)行將第二支承件插入殼體的開放內部的步驟。第二支承件形成為與第一支承件分開的件,其具有與球頭銷的球形部分滑動接觸的第三接觸面。第二支承件具有與球頭銷的球形部分滑動接觸的第三接觸面。該方法繼續(xù)執(zhí)行偏壓第二支承件而使其抵靠球頭銷的球形部分的步驟。

      按照本發(fā)明的又一方面,該方法還可以額外地包括將蓋板插入開放內部以封閉殼體的開放端,以及在蓋板被插入開放內部之后使蓋板變形的步驟。

      附圖說明

      因為當結合參考附圖時,通過參照以下的詳細說明,本發(fā)明的這些和其它特征及優(yōu)點將被更好的理解,因此上述這些將容易理解,其中:

      圖1是在組裝前狀態(tài)下的球形接頭組件的第一示例性實施例的分解剖視圖;

      圖2是圖1的球形接頭組件的第一支承件的分解剖視圖;

      圖3是圖1的球形接頭組件的第一支承件的剖視圖;

      圖4是在組裝狀態(tài)下圖1的球形接頭組件的剖視圖;

      圖5是球形接頭組件的第二示例性實施例的剖視圖;以及

      圖6是第一支承件的替代性實施例的剖視圖。

      具體實施方式

      參照附圖,其中多個視圖中的相似標號表示對應的部件,圖1總體顯示了改進的接頭或球形接頭組件20的第一示例性實施例。球形接頭組件20可以在例如車輛的懸掛系統(tǒng)或轉向機構、或者任何合適的汽車或非汽車應用得到應用。

      如圖所示,示例性球形接頭組件20包括由金屬制成的殼體22,殼體22沿軸線從至少基本上閉合的第一端(以下稱為“閉合端24”)延伸到開放的第二端(以下稱為“開放端26”)。殼體22具有外壁28,外壁28從靠近閉合端24的第一部分30延伸到靠近開放端26的、更大的第二部分32。具體地,當在剖面上看時,第一部分30和第二部分32每個都大體是圓形,并且第二部分32比第一部分30具有更大的直徑。外壁28還具有臺肩34,臺肩34朝向殼體22的閉合端24,并且將第一部分30和第二部分32分開。在使用時,臺肩34限定用于將殼體22插入另一部件(諸如汽車懸掛系統(tǒng)的部件)的開口中的停止點。外壁28還具有環(huán)形凹槽36,環(huán)形凹槽36與臺肩34軸向隔開,用于接納卡環(huán)(未示出),以便把殼體22鎖定成與其它部件接合。

      繼續(xù)參照圖1,殼體22還具有圍繞開放內部的內壁38。從殼體22的閉合端24開始,內壁38被連續(xù)地劃分成半球形段40、圓柱形段42、出口支承件段44以及蓋板段46。蓋板段46具有最大直徑,并且出口支承件段44具有比圓柱形段42更大的直徑。內壁38在出口支承件段44與較大的蓋板段46之間逐漸變細或成角度。殼體22的閉合端24還包括潤滑劑開孔48,并且在潤滑劑開孔48內容納有潤滑油嘴50,用于把諸如潤滑脂的潤滑劑(未示出)選擇性地輸送到殼體22的開放內部,以潤滑在開放內部中的部件。

      在示例性實施例中,由兩部分制成的第一支承件被布置在殼體22的開放內部中。該兩片式第一支承件包括支承套筒52和下支承件54。支承套筒52大致為杯形,并套在殼體22的開放內部中,支承套筒52的一部分被置于半球形段40內,而支承套筒52的一部分被置于內壁38的圓柱形段42內。具體地,支承套筒52具有抵靠內壁的彎曲部分的彎曲部分56,以及緊靠內壁38的圓柱形段42的圓柱形部分58。支承套筒52的下端具有開孔60,開孔60與殼體22的潤滑劑開孔48對準。

      參照圖3,下支承件54被接納在支承套筒52內,并且包括延伸到支承套筒52的開孔60中的延伸部分62,將下支承件54保持在支承套筒52內的預定位置。下支承件54優(yōu)選地由較低粉末金屬或鋼制成,并且具有朝向殼體22的開放端26的上接觸面64。上接觸面64以固定直徑而半球形地彎曲,并且具有多個在其中形成的潤滑劑凹槽66(圖2所示),用于從潤滑劑開孔48沿上接觸面64散布潤滑劑。如圖所示,上接觸面64在支承套筒52的底部上方抬高。

      回頭參照圖1,球形接頭組件20還包括具有柄部70和球形部分72的球頭銷68。球形部分72容納于杯形支承套筒52內,并且球形部分72的柄部70穿過殼體22的開放端26而從開放內部伸出,用于附接于其他的部件(例如轉向節(jié))。球頭銷68優(yōu)選由金屬(諸如鋼)制成。

      球形部分72大致為半球形40,并且與下支承件54的上接觸面64以及支承套筒52的圓柱形部分58滑動接觸。具體地,球形部分72也被放置成使得球形部分72的赤道與支承套筒52的圓柱形部分58對準并滑動接觸。球形部分72與在上接觸面64和圓柱形部分58之間的支承套筒52或下支承件54均不接觸,也就是說,在這兩個接觸面之間有間隙。該間隙允許足夠量的潤滑劑穿過接觸面之間,以減少第一支承件與球形部分72的磨損,從而提高球形接頭組件20的使用壽命。球形部分72的直徑與下支承件54的彎曲上表面的直徑類似,或至少基本上相同。

      第二支承件(以下稱為“出口支承件74”)被布置在殼體22的開放內部的出口支承件段44,并環(huán)繞球頭銷68的柄部70。出口支承件74具有半球形彎曲的下接觸面76,下接觸面76滑動接合球頭銷68的球形部分72。合在一起,下支承件54的上接觸面64、支承套筒52的圓柱形部分58和出口支承件74的下接觸面76(總共三個接觸面)有助于球頭銷68相對于殼體22的樞軸旋轉運動。出口支承件74可以例如由鋼或聚合物材料制成。

      球頭銷68的球形部分72和下支承件54的彎曲的上接觸面64、出口支承件74的彎曲的下接觸面76,以及支承套筒52的圓柱形段42都具有相似的直徑,以便在支承件與球形部分72之間提供非常小的間隙配合。最小化的間隙通過限制球頭銷68相對于殼體22的軸向和徑向的運動而提高了球形接頭組件20的使用壽命。另外,由于下支承件54的抬高的上接觸面64,球形部分72與下支承件54之間的接觸面積不僅最小化,并且即使在支承件54,74與球形部分72磨損后仍舊保持不變,從而在球形接頭組件20的使用期限內改善球頭銷68的旋轉扭矩值。

      蓋板78被布置在開放內部的蓋板段46內,以封閉殼體22的端部,并用于將下支承件54、支承套筒52、球頭銷68的球形部分72和出口支承件74保持在殼體22的開放內部中。第一彈簧墊圈80(也被稱為碟形彈簧)被放置在開放內部的蓋板段46內,用于沿朝向殼體22的閉合端24的方向偏壓出口支承件74。具體地,即使響應于球形部分72、下支承件54與出口支承件74的磨損,第一彈簧墊圈80也偏壓出口支承件74而使其抵接球頭銷68的球形部分72,以保持球頭銷68與上接觸面64和下接觸面76之間的接觸面積。如圖1所示,蓋板78預成形為截頭圓錐形。

      防塵罩82抵靠殼體22和球頭銷68的柄部70而形成密封,用于將潤滑劑密封在殼體22的開放內部中,并用于將碎屑保持在球形接頭組件20之外。防塵罩82包括彈性蓋84和第二彈簧墊圈86,該第二彈簧墊圈86至少部分被包裹在彈性蓋84內,用于偏壓彈性蓋84而使其抵靠封蓋殼體22,以改善防塵罩82與殼體22之間的密封。

      如圖4所示,在球形接頭組件20的組裝期間,殼體22在開放端26處的頂部邊緣沿徑向向內彎曲以形成凸緣88,并將防塵罩82的端部保持在凸緣88與蓋板78之間。在形成殼體22上的凸緣88的彎曲過程中,截頭圓錐形的蓋板78壓平為圖4所示的形狀。

      球形接頭組件120的第二示例性實施例總體在圖5上示出,用相似的數(shù)字(相隔因數(shù)100)表示與第一示例性實施例對應的部件。第二示例性實施例與上述第一示例性實施例的區(qū)別在于,其僅包括嵌入防塵罩182內的墊圈彈簧180,而且其中具有墊圈彈簧的防塵罩182的端部被夾在出口支承件174與蓋板178之間,從而偏壓出口支承件174而使其抵靠球頭銷168的球形部分172。

      第一支承件的替代性實施例總體在圖6上示出,用相似的數(shù)字(相隔因數(shù)200)表示與上述第一示例性實施例對應的部件。在第一支承件的這個實施例中,支承套筒252和下支承件254被一起形成為一個整體件。

      回過來參照圖1-4的第一示例性實施例,本發(fā)明的另一方面提供了一種制造球形接頭組件20的方法。該方法包括制備具有從閉合端24延伸到開放端26的開放內部的殼體22的步驟。該方法包括將具有支承套筒52和下支承件54的第一支承件插入到殼體的開放內部的步驟。下支承件54具有半球形彎曲形的第一接觸面(或上接觸面64),而支承套筒52具有圓柱形的第二接觸面。該方法繼續(xù)進行將球頭銷插入殼體22的開放內部的步驟。該球頭銷包括柄部70和球形部分72,并且球形部分72與下支承件54的上接觸面64以及支承套筒52的第二接觸面滑動接觸。該方法繼續(xù)進行將第二或出口支承件74插入殼體22的開放內部的步驟。出口支承件74被形成為與支承套筒52和下支承件54分開的件,并具有與球頭銷的球形部分72滑動接觸的、第三或下接觸面76。該方法繼續(xù)執(zhí)行偏壓第二支承件而使其抵靠球頭銷的球形部分72的步驟。支承套筒52和下支承件54可被形成為彼此分開的分離件或者單個整體件。該示例性方法還包括將蓋板78插入開放內部,以封閉殼體22的開放端26并使蓋板78變形的步驟。

      顯然,鑒于以上的教導,本發(fā)明的許多修正方案和變例都是可能的,并且可以不同于具體描述被實踐,但仍在所附權利要求的范圍內。

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