CN108266535A - 一种转向球头销用防尘套 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转向系统球头销用防尘套(1)，包括橡胶套体(2)，金属箍圈(3)及纤维层(4)，橡胶套体(2)上端内部有金属箍圈(3)，下端有凹槽，所述橡胶套体包括内壁和外壁，所述内壁和外壁之间设置纤维层(4)。本发明的防尘套有充足的伸缩量，适用于大范围摆角的球头销；低温性能优良，可满足严寒地区的使用要求；安装方便，与球销座连接牢靠，更换方便；防尘套内可存储足够的润滑脂，密封可靠，防水防灰尘，保证球头销有良好的工作条件。

Description

一种转向球头销用防尘套

技术领域

本发明涉及运动部件防尘技术领域，具体涉及一种转向球头销用防尘套。

背景技术

轮式车辆行驶及转向过程中，转向球头销摆动频繁，球头销的球形配合面易出现磨损而出现间隙，减少球头销使用寿命，间隙较大时影响车辆转向的精准度及操纵稳定性。为改善球头销的工作条件，减少磨损，在球头销配合面上涂有润滑脂，球头销与球座体间装有防尘套，防止灰尘等异物进入配合面，可提高球头销的使用寿命。现有防尘套主要存在拉伸量不足，只适用于摆角范围较小的球头销；低温性能差，严寒地区易开裂破损，寿命低；与球座体的连接不牢靠，易松脱等缺点，为解决上述问题，满足转向系统球头销的使用要求，需设计一种防尘套。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明设计一种结构简单、低温性能好、安装方便可靠的防尘套。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种转向系统球头销用防尘套，包括橡胶套体，金属箍圈及纤维层，橡胶套体上端内部有金属箍圈，下端有凹槽，所述橡胶套体包括内壁和外壁，所述内壁和外壁之间设置纤维层。

作为优选，所述纤维层包括多个条状纤维，所述条状纤维环绕橡胶套体的中心线设置，所述相邻的条状纤维互相隔开。

作为优选，橡胶套体(2)包括2个向外突出的圆弧结构，两个向外突出的圆弧结构之间设置向内突出的圆弧结构。作为优选，圆弧结构的半径均为8mm。

作为优选，从向外突出的圆弧结构最外端向橡胶套体上下两侧延伸，相邻的条状纤维的间隔逐渐增加。设条状纤维间隔S是距离圆弧结构最外端的距离X的函数，则S＝F(X)，则F’(X)>0，其中F’(X)是F(X)的一次导数。

作为优选，从向外突出的圆弧结构最外端向橡胶套体上下两侧延伸，相邻的条状纤维的间隔逐渐增加的幅度越来越大。F”(X)>0，其中F”(X)是F(X)的二次导数。

作为优选，向内突出的圆弧结构最内端到向外突出的圆弧结构的最外端的橡胶套体的长度为L，向外突出的圆弧结构的最外端的的条状纤维间隔为S_外，则距离向外突出的圆弧结构的最外端的距离为l位置的条状纤维间隔规律如下：s＝b*S_外+c*S_外*(l/L)^a，其中a、b、c是系数，满足如下要求：

1.08<a<1.13,0.98<b+c<1.02，0.49<b<0.65。

作为优选，随着l/L增加，a逐渐减小。

作为优选，条状纤维沿橡胶套体中心线为斜向45°布置。

作为优选，所述的橡胶套体(2)橡胶材料为共均聚胶，壁厚(2～3)mm，中间有硫化纤维层(4)。

作为优选，条状纤维横截面为圆形。

与现有技术相比较，本发明的具有如下的优点：

1)共聚胶材料结合橡胶中布置的纤维层，尤其是设置条状纤维，共同保证防尘套低温性能优良，可满足严寒地区的使用要求；

2)通过不同位置的条状纤维之间的间距的不同，并进一步通过大量的实验确定了最佳的间距公式，使得橡胶套体的拉伸及压缩强度达到最佳效果。

3)橡胶套体的塔式叠加结构及多处向内、向外大圆弧过渡结构保证防尘套有充足的伸缩量，适用于大范围摆角的球头销；

3)用铁丝可将防尘套捆扎在球销座的卡槽内，不用专用工装、夹具即可操作，安装方便，与球销座连接牢靠，更换方便；

4)防尘套与球头销及球销座均采用紧密的过盈配合，保证密封可靠，防水防尘；防尘套封闭的内腔可存储足够的润滑脂，保证球头销有良好的润滑条件，提高球头销的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的防尘套立体结构图；

图2为本发明的防尘套剖视图；

图3是图2的局部放大示意图；

图4为本发明的防尘套局部放大视图；

图5为本发明的防尘套局部放大视图；

图6为本发明的防尘套安装视图。

其中，1-防尘套，2-橡胶套体，2-1内壁，2-2外壁，2-3凸出圆弧，2-4凸出圆弧，2-5凹进圆弧，3-金属箍圈，4-纤维层，4-1条状纤维，5-球头销，6-球销座，7-铁丝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。

如图1-5所示，一种转向系统球头销用防尘套1，包括橡胶套体2、金属箍圈3及纤维层4，橡胶套体上端内部有金属箍圈3，下端有凹槽，所述橡胶套体包括内壁2-1和外壁2-2，所述内壁2-1和外壁2-2之间设置纤维层4。

因为纤维具有高强度，本发明通过在橡胶套体2中设置纤维层4，纤维层4可提高橡胶套体2的拉伸及压缩强度，不易破损，从而使得防尘套有充足的伸缩量，适用于大范围摆角的球头销。

金属箍圈3保证橡胶套体2上端内孔不易变形。

作为优选，如图3所示，所述纤维层4包括多个条状纤维4-1，所述条状纤维4-1环绕橡胶套体2的中心线设置(条状纤维是环形结构，环形结构的中心就在橡胶套体2的中心线上)，所述相邻的条状纤维4-1互相隔开。

通过设置条状纤维4-1，将纤维周边充满了橡胶套体2的橡胶，从而进一步提高橡胶套体2的拉伸及压缩强度，提高防尘套的伸缩量，增加防尘套的韧性，使其更加适用于大范围摆角的球头销。

作为优选，所述条状纤维的中心点设置在内壁2-1和外壁2-2之间的中线上。例如，条状纤维横截面是圆形，圆形的圆心就位于内壁2-1和外壁2-2之间的中线上。

通过如此设置，使得条状纤维位于橡胶套体2的中间，从而保证内壁外壁应力均匀，提高橡胶套体2的使用效果。

作为优选，橡胶套体2包括2个向外突出的圆弧结构，如2所示，分别是凸出圆弧2-3和2-4,两个向外突出的圆弧结构之间设置向内突出的圆弧结构,如图2所示，为凹进圆弧2-5。

作为优选，从向外突出的圆弧结构最外端A、B、C、D(即凸出圆弧2-3和2-4的最外端)向橡胶套体2上下两侧延伸，相邻的条状纤维4-1之间的间距逐渐增加。例如，在最外端A点到最上端以及从A点到凹进圆弧的最内端E点，相邻的条状纤维4-1之间的间距逐渐增加。即在A点间距最大，在E点间距最小。同理，从C点开始到最下端以及从C点到E点，相邻的条状纤维4-1之间的间距逐渐增加。

设条状纤维间隔S是距离圆弧结构最外端的距离X的函数，则S＝F(X)，则F’(X)>0，其中F’(X)是F(X)的一次导数。

通过上述条状纤维2-1间距的设置，可以进一步提高橡胶套体2的拉伸及压缩强度。通过大量的实验发现，如此设置能够提高至少10％以上的拉伸率和压缩率。

作为优选，从向外突出的圆弧结构最外端向橡胶套体上下两侧延伸，相邻的条状纤维的间隔逐渐增加的幅度越来越大。

即F”(X)>0，其中F”(X)是F(X)的二次导数。通过相邻的条状纤维的间隔逐渐增加的幅度的设置，可以进一步提高橡胶套体2的拉伸及压缩强度。通过大量的实验发现，如此设置能够进一步提高至少3－5％以上的拉伸率和压缩率。

作为优选，向内突出的圆弧结构最内端到向外突出的圆弧结构的最外端(例如从A到E或者从C到E)的橡胶套体的长度为L(即弧线长度)，向外突出的圆弧结构的最外端(例如A、B、C、D)的条状纤维间隔为S_外，则距离向外突出的圆弧结构的最外端为l(弧线长度)位置的条状纤维间隔s规律如下：s＝b*S_外+c*S_外*(l/L)^a，其中a、b、c是系数，满足如下要求：

1.08<a<1.13,0.98<b+c<1.02，0.49<b<0.65。

作为优选，随着l/L增加，a逐渐减小。

作为优选，1.10<a<1.11,b+c＝1，0.53<b<0.58；

长度为L，l是以内壁2-1和外壁2-2之间的中线上的长度为准。

上述的经验公式是进行大量的数值模拟和实验，通过大量的数据进行计算得到。并且在实验中也得到了进一步的确认。通过上述最佳的公式，使得条状纤维的分布在橡胶套体中得到最佳的拉伸及压缩强度。

作为优选，所述橡胶套体2的最外端处的半径是8mm(例如图4中ABCD四个点)，最内端的半径是8mm(例如图4中EF四个点)，最外端和最内端之间的弧线长度是21mm，上部最外端距离上端的弧线长度为25mm，下部的最外端距离下端的弧线长度为12mm。

通过橡胶套体的塔式叠加结构及多处向内、向外大圆弧过渡结构保证防尘套有充足的伸缩量，适用于大范围摆角的球头销。

作为优选，从橡胶套体2的最外端处到橡胶套体2的最外端和最内端的圆弧的中点处，所述圆弧的半径不断的缩小。从橡胶套体2的最外端和最内端的圆弧的中点处到圆弧的最内端，所述圆弧的半径不断的增加。

通过上述圆弧半径的变化，可以进一步实现大圆弧过渡结构，保证防尘套有充足的伸缩量，适用于大范围摆角的球头销。

进一步优选，从橡胶套体2的最外端处到橡胶套体2的最外端和最内端的圆弧的中点处，所述圆弧的半径不断的缩小的幅度不断增加。从橡胶套体2的最外端和最内端的圆弧的中点处到圆弧的最内端，所述圆弧的半径不断的增加的幅度不断增加。

通过上述圆弧半径的变化幅度的增加，可以进一步提高5％左右的伸缩量，保证防尘套有充足的伸缩量，适用于大范围摆角的球头销。

从橡胶套体2的下端处到距离下端最近的橡胶套体2的最外端，所述圆弧的半径不断的增加。

进一步优选，所述圆弧的半径不断的增加的幅度不断增大。

通过上述结构，防尘套封闭的内腔可存储足够的润滑脂，保证球头销有良好的润滑条件，提高球头销的使用寿命。相邻条状纤维之间的间距为(1～2)mm，其中是以相邻条状纤维截面的中心点的距离。

进一步优选，橡胶套体2的最外端处的相邻的条状纤维2-1之间的间距优选为1mm。

作为优选，条状纤维沿橡胶套体2中心线为斜向一定角度布置。优选为30－60度设置，进一步优选为45度设置。通过条状纤维倾斜布置保证橡胶套体2在横向及纵向具有相同的拉伸强度。

作为优选，所述的橡胶套体2橡胶材料为共均聚胶，壁厚(2～3)mm，中间有硫化纤维层4。

作为优选，条状纤维横截面为圆形。

作为优选，所述的条状纤维分为两层，每层的条状纤维延伸方向互相平行，两层条状纤维延伸方向互相垂直，如图3所示。

通过增加双层结构，而且双层结构呈网状分布，进一步提高橡胶套体2的拉伸及压缩强度。

前面的公式的条状纤维的间距就是每层条状纤维相邻的平行的条状纤维之间的间距。

橡胶套体2橡胶材料为共均聚胶，壁厚(2～3)mm，中间有硫化纤维层4，共均聚胶加硫化纤维层4可显著提高防尘套1的低温使用性能；硫化纤维层4沿橡胶套体2周向为斜向45°布置，保证橡胶套体2在径向及轴向均有足够的强度。

橡胶套体2为2层塔式叠加结构，采用大圆角过渡，保证防尘套1有足够的伸缩量及变形量，可满足大范围摆角球头销的使用要求。

橡胶套体2上端内部有内凹台阶孔及2～3阶锯齿缩口，球头销5可顺利从橡胶套体2上端内孔穿出，并保证橡胶套体2上端与球头销5及被连接件的配合面可完全接触，密封可靠，可防止灰尘等异物从防尘套1上端孔进入。

橡胶套体2下端内腔可存储适量润滑脂，保证球头销5的球形配合面上不断有润滑脂，改善工作条件，减少磨损，提高球头销5的使用寿命。

如图5所示，球头销从防尘套1的橡胶套体2上端内孔穿出后，将防尘套1下端的凹槽安装在球销座6上的卡槽内，用铁丝7捆扎，防尘套1拆装方便，不用专用工装即可操作。捆扎后即可防止防尘套1从球销座6上松脱，也可防止灰尘等异物从防尘套1与球销座6的配合处进入。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种转向系统球头销用防尘套(1)，包括橡胶套体(2)，金属箍圈(3)及纤维层(4)，橡胶套体(2)上端内部有金属箍圈(3)，下端有凹槽，所述橡胶套体包括内壁和外壁，所述内壁和外壁之间设置纤维层(4)。

2.如权利要求1所述的防尘套(1)，其特征在于，所述纤维层包括多个条状纤维，所述条状纤维环绕橡胶套体的中心线设置，所述相邻的条状纤维互相隔开。

3.如权利要求2所述的防尘套(1)，其特征在于，橡胶套体(2)包括2个向外突出的圆弧结构，两个向外突出的圆弧结构之间设置向内突出的圆弧结构。

4.如权利要求3所述的防尘套(1)，其特征在于，设条状纤维间隔S是距离圆弧结构最外端的距离X的函数，则S＝F(X)，则F’(X)>0，其中F’(X)是F(X)的一次导数。

5.如权利要求4所述的防尘套(1)，其特征在于，F”(X)>0，其中F”(X)是F(X)的二次导数。

6.如权利要求3或4所述的防尘套(1)，其特征在于，向内突出的圆弧结构最内端到向外突出的圆弧结构的最外端的橡胶套体的长度为L，向外突出的圆弧结构的最外端的的条状纤维间隔为S_外，则距离向外突出的圆弧结构的最外端为l位置的条状纤维间隔s规律如下：s＝b*S_外+c*S_外*(l/L)^a，其中a、b、c是系数，满足如下要求：

1.08<a<1.13,0.98<b+c<1.02，0.49<b<0.65。

7.如权利要求6所述的防尘套(1)，其特征在于，随着l/L增加，a逐渐减小。

8.如权利要求2所述的防尘套(1)，其特征在于，条状纤维沿橡胶套体(2)中心线为斜向45°布置。

9.如权利要求1所述的防尘套(1)，其特征在于，所述的橡胶套体(2)橡胶材料为共均聚胶，壁厚(2～3)mm，中间有硫化纤维层(4)。