CN108425939B - 用于汽车球形接头的咬接轴承 - Google Patents

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Abstract

一种自动对齐的旋转接头，用于安装在第一组件中并且连接到第二组件，所述旋转接头包括：壳体，所述壳体具有：外安装表面；内腔室，所述内腔室具有内表面，所述内表面形成围绕中点对称的球形段；具有组件开口的底座端部；以及在与底座端部相对的帽端部中的钻孔；螺栓，所述螺栓具有：通过所述中点的纵轴；容纳在所述内腔室中的近螺栓端部；以及延伸通过所述钻孔的远连接端部，所述近端具有圆柱表面和从所述圆柱表面横向延伸的头部；以及纵向分离的轴承，所述纵向分离的轴承具有：与所述壳体的内表面匹配的外轴承表面；与所述螺栓的所述圆柱表面匹配的内轴承表面；以及从所述内轴承表面径向延伸到所述外轴承表面的纵向通道。

Description

用于汽车球形接头的咬接轴承
技术领域
本发明涉及一种用于汽车旋转接头的分离的自动对齐的咬接轴承，其使得接头螺栓轴向滑动、旋转并且摇摆通过限定角度，从而提供自动对齐的性能。
背景技术
由于支撑旋转接头的不对齐的原因，固体轴悬架装置可能遭受了转向接头的结合或记忆转向。由于不对齐所引起的增大的磨损，旋转接头的使用寿命可能缩短。
固体轴悬架装置(与独立悬架装置相反)通常用在较大的车辆中，例如，卡车、货车和运动型多用途车。固体轴需要轮毂围绕轴旋转以提供转向。两个旋转接头将沿着旋转轴的中心轴连接到容纳轮毂的轮轭。
将中心轴连接到轭的成对的旋转接头通常在两种配置中找到，即，一对传统的球形接头和替选地与旋转接头组合的单个的球形接头，其仅仅旋转并且可以轴向运动(沿着旋转轴而平移)。轴向运动或平移需要适当的安装，以允许当将轭和中心轴组装在一起时旋转螺栓的运动。
在旋转接头中的螺栓的旋转轴还确定了轭中心轴组件的旋转轴。因此，多对接头必须对齐在同一旋转轴上。为了允许轭在中心轴上旋转，球形接头的球心必须位于旋转接头的旋转轴上。
图1为现有技术的汽车固体轴的分解等轴视图，其具有悬架中心轴1和轭2，轭2容纳轮毂3。中心轴1和轭2在两个旋转接头5、6上连接在旋转轴4上并且围绕旋转轴4旋转。图2为沿着旋转轴4而通过现有技术的中心轴1和轭2的示意性截面图，其示出了上球形接头5的球心7和下旋转接头6的旋转轴4的不对齐。图2示出不对齐为尺寸“x”。不对齐可以引起通常称为记忆转向的问题。
当球形接头5和旋转轴4不对齐时，旋转接头6受力并且受到应力，这导致了早期破坏。为了弥补该不对齐，最初的设备制造商通常将可锻造的材料用于轴承(例如，塑料)以允许在应力下的一定的变形度，并且允许一对接头自动对齐。该变形允许接头对齐并且消除了任何重大的记忆转向。然而，塑料轴承的变形还缩短了旋转接头的使用寿命。
另外，塑料轴承的使用还允许在应力下的自动对齐，并且不太昂贵，但是塑料轴承比金属轴承通常且即使在没有不对齐的情况下具有更短的使用寿命，并且塑料轴承可能易于被高负载、热和冲击而损坏。
从下文中所呈现的本发明的公开、附图和说明的概览中，本发明的与现有技术的区别特征将显而易见。
发明内容
本发明提供了一种自动对齐的旋转接头，用于安装在第一组件中并且连接到第二组件，所述旋转接头包括：壳体，所述壳体具有：外安装表面；内腔室，所述内腔室具有内表面，所述内表面形成围绕中点对称的球形段；具有组件开口的底座端部；以及在与底座端部相对的帽端部中的钻孔；螺栓，所述螺栓具有：通过所述中点的纵轴；近螺栓端部容纳在所述内腔室中；以及延伸通过所述钻孔的远连接端部，所述近端具有圆柱表面和从所述圆柱表面横向延伸的头部；以及纵向分离的轴承，所述纵向分离的轴承具有：与所述壳体的内表面匹配的外轴承表面；与所述螺栓的所述圆柱表面匹配的内轴承表面；以及从所述内轴承表面径向延伸到所述外轴承表面的纵向通道。
附图说明
为了使得本发明易于理解，作为示例，在附图中示出了本发明的一个实施方式。
图1和图2示出了如前面所描述的现有技术的组件；
图3、图4和图5分别以外等轴视图、轴截面图和细节轴向截面图示出了根据本发明的一个实施方式的自动对齐的旋转接头，其具有分离的咬接球形轴承，该轴承具有圆柱状内轴承表面以允许螺栓旋转、轴向滑动(或平移)并且摇摆(或枢转)通过有限的角运动。
图6示出了分离的咬接球形轴承的等轴视图，其具有在外球形轴承表面和内圆柱状轴向运动轴承表面之间的轴向和径向延伸的纵向通道；
图7为沿着图8中所示的线7-7的图6的轴承的俯视图；
图8为通过沿着图7中所示的线8-8的图6至图7的轴承的轴向截面图；
图9、图10和图11示出了将轴承轴向咬接插入到壳体中的渐进的轴向截面图。
从下文中包括的细节说明，本发明的其他细节和其优点将显而易见。
具体实施方式
图3至图5示出了自动对齐的旋转接头的通常布置，旋转接头具有球形纵向分离的轴承8，其允许螺栓9相对于旋转轴10而摆动通过有限的角度α。螺栓9围绕旋转轴10而自由旋转，并且还相对于轴承8而轴向平移，如下文中所述并且通过图3中的箭头表示。
自动对齐的旋转接头具有壳体11，通过使用具有螺母(未示出)的螺栓9的螺纹远端12，壳体11压入配合式安装在第一组件中(例如，轭2或中心轴1中的一者)并且连接到第二组件(例如，中心轴1或轭2中的另一者)。壳体11包括邻接凸缘13，邻接凸缘13从外安装表面14向外横向地延伸，外安装表面14以传统的方式而压入配合到轭2或中心轴1中的匹配的钻孔中。壳体11具有设置在组件开口16中的闭合板15和同样以传统的方式而固定闭合板15的周向辊形成边缘17。闭合板15密封壳体11的内部，并且轴承8浸入到润滑剂中。
壳体11在图9中的分割图中清晰可见。如上所述的外壳体的特征包括外安装表面14、邻接凸缘13、在壳体11的底座端部19中的组件开口16(在图4中不具有闭合板15和辊形成边缘17)，以及在帽端20中的钻孔18，螺栓9伸出钻孔18(图3至图5)。
如图9所示，壳体11具有在组件开口16和钻孔18之间的内腔室，其具有内表面，该内表面形成围绕中点22对称的球形段21。内腔室具有沿着通过中点22的球形段21的赤道面23的最大横向宽度。内腔室还包括在球形段21和组件开口16之间的组件部24。
在赤道面23和组件部24的内边缘25之间的球形段21形成球形轴承凹陷表面26，其以咬接前进式安装而将分离轴承8固定(如图9至图11所示)。如所绘制的组件部24具有圆锥面，该圆锥面从组件开口16到内边缘25向内径向锥形化，在此，轴承凹陷表面26开始向外径向打开。圆柱表面可被用于组件部24，这因为分离的轴承8的球形面用于当插入到组件部24中时挤压轴承8。
图6至图8示出了纵向分离的轴承8的细节结构。分离的轴承8优选地由烧结金属制成以提供耐磨性和延长的使用寿命。然而，分离的轴承8可以由任何合适的材料，例如：黑色金属；有色金属；铜；铝；钨；烧结金属；橡胶化合物；陶瓷；聚合物；聚缩醛；聚四氟乙烯(PTFE)；石墨；及其以上物质的组合物制成。在示出的实施方式中，自动对齐的分离的轴承8包括在内轴承表面28上的油分布凹槽32。如有必要，油分布凹槽32还可以设置在外轴承表面27上。
轴承8具有与壳体11的内表面的球形段21匹配的外球形轴承表面27。轴承8具有与螺栓9的圆柱表面29(见图4至图5)匹配的内轴承表面28。纵向通道30从内轴承表面28径向延伸到外轴承表面27，并且将轴承8轴向上分离，从而轴承8当被横向挤压时可以稍微弯曲。
参照图8，分离的轴承8的外轴承表面27具有沿着赤道面31的最大横向宽度。如图4和图8所示，球形外轴承表面27朝向组件开口16而轴向延伸，并且在朝向钻孔18在相反方向上轴向延伸。
纵向通道30和沿着赤道面的最大横向宽度使得分离的轴承8当轴承8被横向挤压时稍微地弯曲，以便咬接锁定，并且通过轴承凹陷表面26而在球形段21内被固定就位。图9至图11在从左到右渐进的轴向截面图示出了将轴承8轴向咬接插入到壳体11中。当分离的轴承8接合在壳体11的圆锥组件部24中(如图10所示)并且轴向挤压时，分离的轴承8随着轴承8朝向钻孔18滑动而被横向地挤压。当完全插入时(如图11所示)，分离的轴承8向外横向地弹起到球形段21中，球形段21在径向上稍微大于组件部24。在赤道面23和内边缘25之间的球形部的窄部限定了轴承凹陷表面27，轴承凹陷表面27接合并且固定分离的轴承8的外轴承表面27。
参照图3至图4，轴承8的内表面28接合螺栓9的圆柱表面29，并且通过润滑剂允许螺栓9相对于壳体11而旋转和径向平移。螺栓9具有通过球形段21的赤道面上的中点22和分离的轴承8的纵轴10。如图所示，近螺栓端33向下并且容纳在壳体11的内腔室中。螺栓的上连接端或远连接端34设置有螺纹以容纳连接螺母并且延伸通过壳体11的上端或帽端中的钻孔18。螺栓9的近端33具有匹配分离的轴承8的内轴承表面28的圆柱表面29。螺栓9的近端33包括从圆柱表面29横向延伸的头部35以抵靠轴承8，防止在一个方向上的轴向运动(如图所绘制的向上)，同时，在壳体11的组件部24内的空间允许在相反方向(下)的一定范围的轴向运动。头部35在闭合板15和轴承8之间的轴向运动的自由度使得螺栓9补偿制造和组装的误差内的几何变型，并且允许螺栓9组装到连接组件中。
螺栓9包括中间部36，中间部36具有圆锥表面，该圆锥表面从近端33的圆柱表面29到远的连接端34向内径向地锥形化。中间部36还可以为圆柱形。如在图5的细节中可见，壳体11中的钻孔18的直径大于螺栓9的直径，从而限定了环绕螺栓9的环形间隙37，以允许螺栓9的预定角度α的滚动和倾斜运动。
螺栓9在由角度α表示的方向上的该滚动和倾斜运动由球形外轴承表面27和壳体11的球形段21之间的相互作用而进行。围绕中点22的滚动和倾斜允许旋转螺栓9自动对齐，从而避免与伴随的球形接头5的不对齐“x”(在图2中示出)。因此，通过角度α的运动允许旋转轴承与伴随的球形接头自动对齐，并且消除了记忆转向的缺点。
虽然上述描述涉及本发明人目前预期的特定优选实施方式，但是应当理解的是，本发明在其广泛方面包括本文所述元件的机械上和功能上的等同物。

Claims (14)

1.一种自动对齐的旋转接头，用于安装在第一组件中并且连接到第二组件，所述旋转接头包括：
壳体，所述壳体具有：外安装表面；内腔室，所述内腔室具有内表面，所述内表面形成围绕中点对称的球形段；具有组件开口的底座端部；以及钻孔，所述钻孔在与所述底座端部相对的帽端部中；
螺栓，所述螺栓具有：通过所述中点的纵轴；近螺栓端部，所述近螺栓端部容纳在所述内腔室中；以及远连接端部，所述远连接端部延伸通过所述钻孔，所述近螺栓端部具有圆柱表面和从所述圆柱表面横向延伸的头部；以及
纵向分离的轴承，所述纵向分离的轴承具有：外轴承表面，所述外轴承表面与所述壳体的所述内表面匹配；内轴承表面，所述内轴承表面与所述螺栓的所述圆柱表面匹配，所述内轴承表面被配置成允许所述螺栓绕其纵轴旋转并相对于所述壳体轴向平移；以及纵向通道，所述纵向通道从所述内轴承表面径向延伸到所述外轴承表面，
其中，所述内腔室具有沿着所述球形段的赤道面的最大横向宽度，并且包括在所述球形段和所述组件开口之间的组件部，在所述赤道面和所述组件部之间的所述球形段包括轴承凹陷表面。
2.如权利要求1所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述组件部具有圆柱表面和圆锥表面中的一者，所述圆锥表面从所述组件开口到所述轴承凹陷表面向内径向锥形化。
3.如权利要求1所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述分离的轴承的所述外轴承表面具有沿着所述外轴承表面的赤道面的最大横向宽度，其朝向所述组件开口轴向延伸且朝向所述钻孔轴向延伸。
4.如权利要求3所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述内轴承表面和所述外轴承表面中的至少一者包括油分布凹槽。
5.如权利要求1所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述分离的轴承由黑色金属；有色金属；烧结金属；橡胶化合物；陶瓷；聚合物；石墨中的一者及其以上物质的组合物形成。
6.如权利要求5所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述分离的轴承由铜、铝和钨中的一者及其以上物质的组合物形成。
7.如权利要求5所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述分离的轴承由聚缩醛和聚四氟乙烯中的一者及其以上物质的组合物形成。
8.如权利要求1所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述螺栓包括中间部，所述中间部具有圆柱表面和圆锥表面中的一者，所述圆锥表面从所述近螺栓端部的所述圆柱表面到所述远连接端部向内径向锥形化。
9.如权利要求6所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述钻孔的直径大于所述螺栓的直径，由此限定环绕所述螺栓的环形间隙，以允许预定角度的滚动和倾斜的螺栓运动。
10.如权利要求1所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述壳体包括设置在所述组件开口中的闭合板以及周向辊形成边缘，所述周向辊形成的边缘固定所述闭合板。
11.如权利要求10所述的自动对齐的旋转接头，其中，所述壳体包括邻接凸缘，所述邻接凸缘从所述外安装表面向外延伸。
12.如权利要求10所述的自动对齐的旋转接头，其中所述头部被配置成在所述闭合板和所述纵向分离的轴承之间轴向平移。
13.如权利要求1所述的自动对齐的旋转接头，其中所述轴承凹陷表面在所述赤道面与所述组件部的内边缘之间径向变窄，从而限定了接合并且保持所述纵向分离的轴承的外轴承表面的所述轴承凹陷表面的部分。
14.如权利要求1所述的自动对齐的旋转接头，其中当从所述组件部插入到所述球形段中时，所述纵向分离的轴承向外横向地弹起到所述球形段中。
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