CN105221561A - 一种等壁厚汽车球铰 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等壁厚汽车球铰，包括球销(1)、球销套(5)和球销座(6)，球销(1)球头部安装在球销座(6)内腔且与球销座(6)内腔之间配合形成球面摩擦副，球销座(6)安装在球销套(5)内部，球销座(6)的球销座主体部(61)为等壁厚的中空球形腔体，在球销座主体部(61)上设置开口槽(62)。本发明使球销座(6)与球销(1)球头部配合后的实际接触面积增加，球销座(6)在球铰工作过程中各部受力均匀，可以有效地降低内应力，并使接触面应力分布均匀，接触应力也得以降低，极大地降低了球铰球面摩擦副的磨损量，并提高了球铰产品的使用寿命。

Description

一种等壁厚汽车球铰

技术领域

本发明涉及一种汽车球铰，尤其是涉及一种等壁厚汽车球铰。

背景技术

现有的汽车悬架系、转向系球铰产品主要包括连接杆、转向拉杆、控制臂等，这些球铰产品的核心部件为球较，即球面摩擦副。球铰产品的主要功能是使连接部件实现三自由度转动，并传递力。

公开号为CN204553535U的中国实用新型专利《一种抗压型无盖板旋铆式汽车球铰》中公开了一种汽车球铰，其中的球销座的壁厚不均匀，且是以整体结构嵌接在球销套内腔，这种结构设计虽然有利于减少球铰产品的零件数量和装配工序，降低球铰产品在生产过程中因发生鼓肚、墩粗、裂纹等不良现象而导致的废品率，但是，由于球销座壁厚不均匀，结构异性，使得产品生产模具设计复杂、脱模变形大、收缩不均匀，而且球铰产品的装配也比较困难，从而导致球铰总成产品接触面积减少、接触应力分布不均匀且接触应力大等问题，最终导致汽车球铰产品在使用过程中易磨损、松旷，使汽车球铰产品的使用寿命极大地降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种等壁厚汽车球铰，有效地提高汽车球铰产品的使用寿命，并且加工、装配容易。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种等壁厚汽车球铰，包括球销、球销套和球销座，所述球销的球头部安装在球销座内腔且与球销座内腔之间配合形成球面摩擦副，所述球销座安装在球销套内部，所述球销座的球销座主体部为等壁厚的中空球形腔体，在球销座主体部上设置开口槽。

优选地，所述球销座主体部上的开口槽是底部为圆弧形的U形槽，共设置两个，且成180度分布。

优选地，所述的开口槽自槽口至槽底设置有脱模角。

优选地，所述球销座主体部的内腔表面设置环形油槽。

优选地，所述球销座主体部内腔表面上开设上球面油孔，所述上球面油孔位于环形油槽上方。

优选地，所述球销座主体部内腔表面上开设下球面油孔，所述下球面油孔位于环形油槽下方。

优选地，所述的环形油槽与球销座主体部口部端面平行，且被球销座中心截面划分为上、下两部分，位于球销座中心截面上方的油槽的槽高小于位于球销座中心截面下方的油槽的槽高。

优选地，还包括堵座，所述堵座安装在球销套与球销座之间，且堵座内腔与球销座外表面之间以球面接触方式相互配合。

优选地，所述球销座入口端设置有V形的球销座口部倒角部，所述球销座口部倒角部倒角延长线均过球销座球心。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于球销座采用了等壁厚的中空球形腔体，且在球销座主体部上设置开口槽，使得球销座加工更加容易，其与球销球头部之间的装配也更加容易，并且，使得球销座与球销球头部配合后的实际接触面积得以增加，球销座在球铰工作过程中各部受力均匀，受力后收缩变形趋于均匀，从而可以有效地降低内应力，并使接触面应力分布均匀，接触应力也得以降低，因此，极大地降低了球铰球面摩擦副的磨损量，使球铰产品的使用寿命得以有效地提高。

附图说明

图1为本发明一种等壁厚汽车球铰的总体构造图。

图2为图1中球销座的立体结构图。

图3为图1中球销座的主视图。

图4为图1中球销座的俯视图。

图5为图1中球销座的侧视图。

图6为图1中球销座的剖视图。

图7为图1中球销套的剖视图。

图8为图1中堵座与球销之间的装配图。

图中标记：1-球销，2-防尘罩，3-堵座，4-簧圈，5-球销套，6-球销座，51-限位台阶，61-球销座主体部，62-开口槽，63-下球面油孔，64-球销座口部倒角部，65-上球面油孔，66-环形油槽，67-球销座底部通孔，68-球销座中心截面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种等壁厚汽车球铰，包括球销1、防尘罩2、堵座3、簧圈4以及球销套5和球销座6，所述球销套5的结构如图7所示，其内腔下半部是球形内腔，在球销套5内腔中设置限位台阶51，所述限位台阶51端面与球销套5入口端面平行，所述球销套5的球形内腔的球心通过该限位台阶51端面。所述球销座6的具体结构如图2、图3、图4、图5、图6所示，球销座主体部61为等壁厚的中空球形腔体，在球销座主体部61上设置两个环球销座主体部61且成180度分布的U形结构的开口槽62，所述开口槽62的底部为圆弧形，自开口槽62槽口至槽底方向上设置有脱模角；在球销座主体部61的内腔表面设置环形油槽66，所述上球面油孔65位于环形油槽66上方，所述下球面油孔63位于环形油槽66下方。如图8所示，所述堵座3呈倒立的T形结构，其内腔为球形内腔，其两端分别设置开口，且位于堵座3上部的入口口部直径大于球销1杆端的最大直径，以方便球铰产品装配时，堵座3可以从球销1上部顺利穿入。

所述球销座6通常是采用模具注塑而成，在注塑脱模时，模芯与球销座6内表面需要分离。由于在球销座6上开设有开口槽62，通过开口槽62可以降低球销座6产品刚度，在脱模时，开口槽62从槽中心向两侧张开，以使模芯顺利脱出，而球销座6产品虽然产生了大的变形，但其应变小，这样可以避免球销座6强脱所导致的产品变形过大，并减少产品的塑性应变；在开口槽62自槽口至槽底方向上设置脱模角，可以降低球销座6的脱模阻力，从而降低脱模难度；所述开口槽62底部设计成圆弧形，可以防止球销座6产品脱模或收缩时的应力集中。所述球销座6通常选用聚甲醛树脂(即POM)制成，以使得球销座6的一体化成型、加工更加容易，并保证其具有足够的耐磨性，以提高球铰产品的使用寿命。

上述球铰产品的装配过程如下：

首先，将球销1的球头部涂覆适量的润滑脂后直接压入球销座6的球形内腔中，所述球销1的球头部与球销座6球形内腔之间配合形成球面摩擦副，并使球销座6球形内腔的球心与球销1球头部的球心重合。在保证球销座6轴向刚度、强度的同时，为了保证球销1的球头部与球销座6的球形内腔之间接触良好，并有效防止其受轴向载荷时的应力集中及过度磨损，可以在球销座6底部开设通孔67，如图6所示，另外，由于球销1与球销座6之间的球面摩擦副所产生的摩擦热会通过空气传给球销套5，如果球销座6底部是封闭结构，则必然导致传热效率降低。因此，通过开设球销座底部通孔67，可以增加球铰产品的球面摩擦副的热量传递效率，有利于提高球铰产品的使用寿命；同时，还有助于模具模芯的整体设计，提高模具的强度及寿命，降低模具的成本。

然后，将安装有球销1的球销座6压入球销套5内腔中，并确保球销座6、球销套5在竖直方向上的中心轴线相互重合。由于在球销座主体部61上设置有开口槽62，因此，在球销座6的压装过程中，所述球销座主体部61可以相对于球销座开口槽62中心面向球销座6的中心收拢，有利于提高装配效率。在汽车球铰产品工作过程中，为了确保球销1的球头部与球销套5内腔底部表面之间不发生碰触磨损，在球销座6装配到位后，所述球销1球头部的最底端与球销套5内腔底部表面之间的间隙设置最好是等于或者大于0.5mm，如图1所示。

接下来，将堵座3压入球销座6与球销套5装配后所形成的环形槽中，确保堵座3底端面与球销套5内腔中的限位台阶51接触到位，再对球销套5入口处进行旋铆操作，使堵座3与球销套5之间连接固定。所述堵座3装配到位后，其内腔与球销座6外表面之间以球面接触方式相互配合，堵座3底端平面与通过球销1球头部球心的中截面重合，如图1、图8所示。在此旋铆装配过程中，为了防止球销座6受力后反弹，可以对球销1施加一定的预压力，使球销座6相对于球销套5始终保持静止状态，然后再对球销套5入口处进行旋铆收口，以保证球销套5与球销座6之间旋铆装配的稳定性、可靠性。由于堵座3顶部端口的口径小于底部端口的口径，而其在实际装配时需要从上而下地穿过球销1杆部，因此，所述堵座3的顶部端口的最小内径应当大于球销1杆部的最大外径，通常要大于或等于1mm，如图8所示。

最后，安装防尘罩2；所述防尘罩2的顶端与球销1之间形成密封连接，在防尘罩2底端设置环槽，在环槽内设置簧圈4，通过簧圈4使得防尘罩2底端与球销套5外表面之间形成密封连接，如图1所示。

与传统的球铰产品相比，采用上述结构的球铰产品可以降低球销座6因壁厚不均匀结构异性所导致的球销座6收缩变形，提高了球面接触面积，并且使总成产品的接触应力分布均匀，降低球铰产品的工作磨损量，从而提高了球铰的使用寿命。在汽车球铰工作过程中，球销1相对于球销座6摆动，为了减少球销1在摆动时与球销座6的入口部发生干涉，保证球销1的摆动幅度，如图1、图2、图6所示，可以在球销座主体部61入口处设置V形结构的球销座口部倒角部64，所述球销座口部倒角部64的尖端夹角C的取值需要根据球销1的颈部、球头部的具体直径在大于0°且小于180°的范围内进行选择，通常取值是30°、45°、60°、90°、120°或者150°，以保证球销座6的加工容易，并有利于提高其加工效率和加工精度；同时，在球销1与球销座6进行装配时，所述球销座口部倒角部64还可以对球销1起到一定的装配导向作用。在球铰装配时，所述球销座6是沿径向压缩，为了使球销座6口部压缩应力均匀分布，所述球销座口部倒角部64的倒角延长线应通过球销座6的球心。

由于球铰在工作过程中，球销1的球头部与球销座6之间配合所形成的球面摩擦副在反复摩擦过程中，不可避免地产生摩擦热和摩擦碎屑，从而降低球铰的运动灵活性和使用寿命。为此，如图2、图4、图6所示，在球销座主体部61内腔表面上设置有上球面油孔65、下球面油孔63和环形油槽66，所述上球面油孔65设置1排，其数量可以是6、9、12个等，且均位于环形油槽66上方，所述下球面油孔63设置2排，这2排油孔可以错开布置，每排油孔数量可以是6、9、12、15个等，且均位于环形油槽66下方，所述的上球面油孔65、下球面油孔63均分布在球销座主体部61的球形内表面上，不仅可以存储润滑油脂，促进散热，而且还可以存储摩擦产生的磨削杂质等。所述环形油槽66既可以存储油脂，又可以存储摩擦产生的磨削杂质等，并且，在保证球铰径向刚度、强度的同时，还可以更好地防止其受径向载荷时的应力集中及过度磨损。

所述上球面油孔65、下球面油孔63与环形油槽66相互配合，不仅有助于球面摩擦副中的润滑油脂及磨损杂质的存储，而且使得球面摩擦副中的润滑油脂能够更好地均匀分布与补偿，从而保证球销1的球头部与球销座主体部61内表面之间所形成的球面摩擦副能够得到全方位的及时润滑，以降低摩擦阻力，并使球面摩擦副运动所产生的摩擦热得以及时、快速地散热，避免球铰的过度升温，以利于提高球铰的工作寿命。特别指出的是，由于球销1的球头部的上半部与球销座主体部61之间的球面接触面积小，而球销1的球头部的下半部与球销座主体部61之间的球面接触面积大，因此，在球铰工作时，球销1的球头部的上、下球面上的承载载荷差异较大，这会降低球铰的使用寿命。鉴于此，如图6所示，所述的环形油槽66设置成与球销座主体部61口部端面平行，并且，环形油槽66被球销座中心截面68划分为上、下两部分，位于球销座中心截面68上方的油槽的槽高A值小于位于球销座中心截面68下方的油槽的槽高B值，这样的结构设计可以使得球销1的球头部的上、下球面上的承载载荷差异得以缩小，从而有利于提高球铰的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种等壁厚汽车球铰，包括球销(1)、球销套(5)和球销座(6)，所述球销(1)的球头部安装在球销座(6)内腔且与球销座(6)内腔之间配合形成球面摩擦副，所述球销座(6)安装在球销套(5)内部，其特征在于：所述球销座(6)的球销座主体部(61)为等壁厚的中空球形腔体，在球销座主体部(61)上设置开口槽(62)。

2.根据权利要求1所述的一种等壁厚汽车球铰，其特征在于：所述球销座主体部(61)上的开口槽(62)是底部为圆弧形的U形槽，共设置两个，且成180度分布。

3.根据权利要求2所述的一种等壁厚汽车球铰，其特征在于：所述的开口槽(62)自槽口至槽底设置有脱模角。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种等壁厚汽车球铰，其特征在于：所述球销座主体部(61)的内腔表面设置环形油槽(66)。

5.根据权利要求4所述的一种等壁厚汽车球铰，其特征在于：所述球销座主体部(61)内腔表面上开设上球面油孔(65)，所述上球面油孔(65)位于环形油槽(66)上方。

6.根据权利要求4所述的一种等壁厚汽车球铰，其特征在于：所述球销座主体部(61)内腔表面上开设下球面油孔(63)，所述下球面油孔(63)位于环形油槽(66)下方。

7.根据权利要求4所述的一种等壁厚汽车球铰，其特征在于：所述的环形油槽(66)与球销座主体部(61)口部端面平行，且被球销座中心截面(68)划分为上、下两部分，位于球销座中心截面(68)上方的油槽的槽高小于位于球销座中心截面(68)下方的油槽的槽高。

8.根据权利要求1-3任一项所述的一种等壁厚汽车球铰，其特征在于：还包括堵座(3)，所述堵座(3)安装在球销套(5)与球销座(6)之间，且堵座(3)内腔与球销座(6)外表面之间以球面接触方式相互配合。

9.根据权利要求8所述的一种等壁厚汽车球铰，其特征在于：所述球销座(6)入口端设置有V形的球销座口部倒角部(64)，所述球销座口部倒角部(64)倒角延长线均过球销座(6)球心。