CN109072971A - 插座组件及制造插座组件的方法 - Google Patents

Abstract

插座组件包括具有内孔的壳体，内孔从封闭端延伸到敞开端。球头螺柱的球部容纳在内孔中。柄部通过敞开端伸出。背衬轴承设置在内孔中并且在径向方向上可相对于壳体移动。背衬轴承具有与球部滑动接触的第一轴承表面。环形形状的径向环也设置在壳体的内孔中，并具有与球部的中纬线滑动接触的第二轴承表面。出口轴承位于内孔中，并且出口轴承具有弯曲的第三轴承表面，第三轴承表面与面对第一轴承表面的球部半球滑动接触。

Description

插座组件及制造插座组件的方法

相关申请的交叉引用

本美国发明专利申请要求2016年3月15日递交的美国发明申请序列号15/070,363的优先权，其内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及插座组件，以及更具体地涉及用于车辆悬架和转向系统的插座组件。

背景技术

用于车辆悬架和转向系统的这种类型的插座组件通常包括可相对于壳体移动的球头螺柱。这种插座组件通常包括一个或多个轴承，其位于壳体内并与球头螺柱的球部滑动接触，以便于球头螺柱相对于壳体旋转。轴承通常由金属或硬塑料材料制成。

根据悬架或转向系统的配置，这种插座组件通常是径向加载型、压缩加载型或张紧加载型。在许多已知类型的压缩式插座组件中，当向球头螺柱施加径向载荷时，球头螺柱将试图沿下部轴承的半径向上行进，从而减小球头螺柱与下部轴承之间的接触表面。贯穿本发明的以下描述，术语下部轴承可与术语背衬轴承互换。

发明内容

本发明的一个方面为插座组件。插座组件包括具有内孔的壳体，内孔沿轴线从在大致封闭的第一端的壁延伸到敞开的第二端。插座组件还包括球头螺柱，该球头螺柱具有容纳在壳体的内孔中的球部和通过敞开的第二端从内孔伸出的柄部。背衬轴承设置在内孔中并且在径向方向上可相对于壳体移动。背衬轴承具有弯曲的第一轴承表面，该第一轴承表面与球头螺柱的球部的外表面滑动接触。具有环形形状的径向环也设置在壳体的内孔中。径向环具有与球部的中纬线滑动接触的第二轴承表面。插座组件还包括出口轴承，该出口轴承制作为与径向环分开的零件并且具有弯曲的第三轴承表面，该第三轴承表面与面对第一轴承表面的球部半球滑动接触。

在操作期间，浮动(可移动)背衬轴承和径向环彼此独立地承受载荷。具体地，径向环支撑所有或基本上所有径向载荷，而背衬轴承支撑轴向载荷。背衬轴承的浮动性质允许背衬轴承在球头螺柱的球部上自定心，并且在施加径向载荷时与球头螺柱一起移动。也就是说，球头螺柱和背衬轴承一起移动，直到螺柱与径向环在中纬线处接触。这使得球头螺柱不会试图沿着背衬轴承的球形半径向上行进，从而始终保持球部和背衬轴承之间的大面积接触。球部和背衬轴承之间的大面积接触减少了球头螺柱和背衬轴承的磨损，因此与其他已知的插座组件相比，提高了插座组件的使用寿命。

根据本发明的另一方面，出口轴承的第三轴承表面偏压在球头螺柱的外表面上。

根据本发明的又一方面，防尘罩对壳体和球头螺柱的柄部密封，并且防尘罩包括弹簧，该弹簧至少部分地嵌入橡胶体内，以将出口轴承的第三轴承表面偏压在球头螺柱的球部的外表面上。

根据本发明的再一方面，壳体在敞开的第二端处具有径向向内延伸的唇缘，用于将出口轴承、防尘罩和盖板限制在内孔中。

根据本发明的进一步方面，第一轴承表面、第二轴承表面和第三轴承表面都具有多个润滑剂凹槽，用于将润滑剂分配遍及所述壳体的所述内孔。

根据本发明的更进一步方面，壳体具有肩部，其面向壳体的敞开的第二端，并且径向环邻接该肩部。

根据本发明的又进一步方面，所述弹簧为Belleville(贝氏)垫圈。

根据本发明的另一方面，插座组件还包括止推垫圈，其位于壳体的壁与背衬轴承之间。

根据本发明的又一方面，止推垫圈或背衬轴承具有至少一个润滑剂通道，用于在止推垫圈和背衬轴承之间以及壳体的孔的内周和背衬轴承的外周之间输送润滑剂。

本发明的另一个方面为制造插座组件的方法。该方法包括制备具有内孔的壳体的步骤，内孔从在大致封闭的第一端的壁延伸到敞开的第二端。该方法继续进行以下步骤：将具有弯曲的第一轴承表面的背衬轴承插入壳体的内孔中，使得背衬轴承在内孔中可相对于壳体沿径向方向移动。该方法继续进行以下步骤：将球头螺柱的球部插入壳体的内孔中，并且其中球头螺柱具有柄部，该柄部从球部通过壳体的敞开的第二端延伸出内孔，并且其中球部的弯曲的外表面与背衬轴承的第一轴承表面滑动接触。该方法继续进行以下步骤：将具有第二轴承表面的径向环插入壳体的内孔中，其中第二轴承表面与球头螺柱的球部的中纬线滑动接触。该方法继续进行以下步骤：将具有弯曲的第三轴承表面的出口轴承插入壳体的内孔中，使得第三轴承表面与球头螺柱的球部的弯曲的外表面滑动接触。

根据本发明的另一方面，该方法还包括使邻近内孔敞开第二端的壳体变形的步骤，以将出口轴承限制在内孔中。

根据本发明的又一方面，使壳体变形的步骤进一步限定为模锻壳体。

根据本发明的再一方面，该方法还包括将防尘罩对柄部和壳体密封的步骤，其中壳体的模锻将防尘罩的一端限制在壳体的盖板或向内延伸的径向唇缘与出口轴承的上表面之间。

根据本发明的进一步方面，防尘罩包括弹簧，该弹簧至少部分地嵌入橡胶体中，并且其中弹簧将出口轴承的第三轴承表面偏压在球头螺柱的球部的外表面上。根据本发明的更进一步方面，该方法还包括将润滑剂注入壳体的内孔中的步骤。

根据本发明的再进一步方面，该方法还包括在将背衬轴承插入壳体的内孔中的步骤之前，将止推垫圈插入壳体的内孔中的步骤。

附图说明

本发明的这些和其它特征和优点将容易领会，同样地当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，可以更好地理解本发明的这些和其他特征和优点，其中：

图1是根据本发明一个方面构造的插座组件的示例性实施例的透视图；

图2是图1的插座组件的分解剖视图；

图3是图1的插座组件的壳体的剖视图；

图4是图1的插座组件的剖视图；

图5是图4的一部分的放大视图；

图6是图4的一部分的另一个放大视图；以及

图7是图1的插座组件的剖视图，并示出了针对插座组件内部的润滑脂的流动路径。

具体实施方式

参照附图，其中相同的附图标记在若干视图中表示相应的部件，改进的插座组件20(具体地，球窝接头组件)的示例性实施例总体上在图1-5中示出。在示例性实施例中，插座组件20用于连接控制臂(未示出)或轴(未示出)与车辆悬架组件的转向节(未示出)。然而，应该理解的是，插座组件20可以用于转向横拉杆球铰接头或各种各样的汽车和非汽车应用中。

插座组件20包括具有内孔的壳体22，内孔沿轴线A从封闭的第一端24延伸到敞开的第二端26。在封闭的第一端24处，壳体22具有下壁28，下壁28具有润滑剂开口30，润滑剂开口30容置有润滑脂嘴32(也称为滑脂枪注油嘴)，用于将润滑剂(例如润滑脂)输送到内孔中，以初始润滑插座组件20的部件，并重新润滑插座组件20作为日常维护的一部分。壳体22优选地由金属制成，例如钢或钢合金，并且可以通过任何合适的工艺或工艺组合成形，包括例如从坯料锻造、铸造、机加工等。在示例性实施例中，壳体22是用于压配合到控制臂中的开口中的管壳。然而，壳体可以替代地与另一个部件(例如控制臂或转向横拉杆球铰接头)一体形成。

壳体22的内孔具有从封闭的第一端24到敞开的第二端26逐渐增加的直径。具体地，内孔具有第一部分34、第二部分36和第三部分38，第一部分34与封闭的第一端24相邻具有大致恒定的第一直径D₁，第二部分36具有增大的直径，第三部分38与敞开的第二端26相邻具有大致恒定的第二直径D₂。如图所示，第三部分38的第二直径D₂大于第一部分34的第一直径D₁。在内孔的第二部分36处的壳体22的内壁是弯曲的，以在朝向敞开的第二端26的轴向方向上增加第二部分36的直径。在内孔的第二和第三部分36、38之间，壳体22具有肩部40，其朝向敞开的第二端26。

背衬轴承42容纳在内孔的第一部分34中并且具有半球形弯曲的第一轴承表面44，其轴向地面向第二敞开端26。背衬轴承42的外表面的外径小于第一部分34的第一直径D₁，以在背衬轴承42的外表面和壳体22的内表面之间形成间隙(如图5所示)。这样，允许背衬轴承42在由间隙形成的限制内、在内孔的第一部分34中径向浮动。背衬轴承42还包括润滑剂开口46，其与壳体22的下壁28的润滑剂开口30对齐。示例性实施例的第一轴承表面44设置有多个形成于其上的第一凹槽48，用于将润滑剂从润滑剂开口46分配到内孔的第二部分36中。

插座组件20还包括球头螺柱50，其部分地容纳在壳体22的内孔中。具体地，球头螺柱50包括完全设置在内孔中的球部52和通过敞开的第二端26从内孔伸出的柄部54。柄部54从球部52延伸到远端，远端具有螺纹，用于接收螺母以将柄部54与另一个部件(例如转向节)连接。球头螺柱50的球部52具有大致半球形的弯曲的外表面，外表面具有与背衬轴承42的第一轴承表面44相似的曲率半径。球部52的外表面与第一轴承表面44滑动接触，以允许球形螺柱50在悬架组件的运作期间相对于背衬轴承42和壳体22旋转和枢转。背衬轴承42优选地由金属(例如钢或钢合金)制成。如图5所示，润滑剂通道58还允许润滑剂流入背衬轴承42和壳体22的内孔的第一部分34之间的间隙中，润滑剂能够从该间隙进入内孔的第二部分36。

止推垫圈56定位在背衬轴承42和壳体22的下壁28之间的内孔的第一部分34中，以允许背衬轴承42相对于壳体22的径向运动。在示例性实施例中，背衬轴承42的与第一轴承表面44相对的下表面具有多个润滑剂通道58，用于在背衬轴承42和止推垫圈56之间输送润滑剂，以减小背衬轴承42和止推垫圈56之间的摩擦。

插座组件20还包括径向环60，径向环60定位在内孔的第三部分38中并邻接壳体22的肩部40。径向环60是与背衬轴承42分开的零件，并且通过内孔的第二部分36中的间隙与其轴向间隔开。径向环60的形状大致为环形，并且径向环60的径向向内面向的表面是第二轴承表面62，其与球头螺柱50的球部52的中纬线滑动接触。第二轴承表面62可以是半球形弯曲的，或者可以是如在横截面中观察的大致线性的。在示例性实施例中，第二轴承表面62设置有多个第二润滑剂凹槽64，用于在第二轴承表面62与球头螺柱50的球部52的外表面之间的面对面接触区域周围分配润滑剂，轴向贯穿径向环60在内孔中输送润滑剂。在内孔的第二部分36中，背衬轴承42和径向环60之间的间隙用作保持润滑剂的润滑剂储库。

出口轴承65容纳在内孔的第三部分38中并具有第三轴承表面66，第三轴承表面66具有与球部52类似的曲率半径，并且与球头螺柱50的球部52的外表面滑动接触。出口轴承65具有大致平坦或平面的顶表面，顶表面面向内孔的敞开的第二端26。在示例性实施例中，第三轴承表面66设置有多个第三润滑剂凹槽68，用于在第三轴承表面66和球头螺柱50的球部52之间的面对面接触的周围分配润滑剂，并用于沿轴向方向在壳体22的内孔中横跨出口轴承65输送润滑剂。

在悬架组件的运作期间，径向环60传递球头螺柱50和壳体22之间的所有或基本上所有径向力，而背衬轴承42和出口轴承65传递球头螺柱50和壳体22之间的所有或基本上所有轴向力。

插座组件20还包括防尘罩70，防尘罩70对壳体22并对球头螺柱50的柄部54密封，用于将润滑剂保持在插座组件20的内部，并用于将污染物挡在插座组件20的外部。防尘罩70包括第一防护罩端，第一防护罩端具有径向向外延伸的凸缘72，凸缘72具有Belleville垫圈74形式的弹簧，Belleville垫圈74在径向向外延伸的凸缘72处嵌入罩体76内。罩体76由柔性密封材料制成，例如橡胶或塑料材料。径向向外延伸的凸缘72与出口轴承65的顶表面面对面接触。

盖板78定位于防尘罩70的径向向外延伸的凸缘72的相对侧。壳体22具有径向向内延伸的唇缘80，唇缘80将盖板78和防尘罩70的径向向外延伸的凸缘72限制在径向向内延伸的唇缘80和出口轴承65之间。这还具有以下效果：允许防尘罩70中的Belleville垫圈74对出口轴承65施加预加载力，以将出口轴承65的第三轴承表面66偏压在球头螺柱50的球部52的外表面上。径向向内延伸的唇缘80优选地通过在内孔的敞开的第二端26处模锻壳体22而形成到壳体22中。

本发明的另一方面是制造插座组件20的方法，例如图1-5中所示的示例性插座组件。该方法包括制备具有内孔的壳体22的步骤，内孔从在大致封闭的第一端24的下壁28延伸到敞开的第二端26。该方法继续进行将止推垫圈56插入内孔中的步骤。该方法继续进行将背衬轴承42插入内孔中的步骤，使得背衬轴承42可在内孔中在径向方向上移动，并使得背衬轴承42可在止推垫圈56上相对于壳体22滑动。优选地，背衬轴承42的下表面或止推垫圈56的上表面设有一个或多个润滑剂通道58，用于横跨背衬轴承42和止推垫圈56之间的界面分配润滑剂。该方法继续进行将球头螺柱50的球部52插入壳体22的内孔中的步骤。球头螺柱50还具有柄部54，柄部54从球部52穿过壳体22的敞开的第二端26延伸出内孔，并且其中球部52的弯曲的外表面与背衬轴承42的第一轴承表面44滑动接触。该方法继续进行以下步骤：将具有第二轴承表面62的径向环60插入壳体22的内孔中，使得径向环60的第二轴承表面62与球头螺柱50的球部52的中纬线滑动接触。该方法继续进行以下步骤：将具有弯曲的第三轴承表面66的出口轴承65插入壳体22的内孔中，使得第三轴承表面66与球头螺柱50的球部52的弯曲的外表面滑动接触。该方法继续进行以下步骤：将防尘罩70的径向向外延伸的凸缘72与出口轴承65的顶表面接合，并将盖板78插入内孔中。该方法继续进行以下步骤：例如通过模锻使壳体22在敞开的第二端26处变形，以将径向向外延伸的凸缘72和盖板78限制在壳体22的径向向内延伸的唇缘80和出口轴承65之间。优选地，防尘罩70设置有弹簧，例如Belleville垫圈74，其至少部分地嵌入防尘罩70的径向向外延伸的凸缘72中，使得Belleville垫圈74对出口轴承65施加偏压力，以将第三轴承表面66偏压在球头螺柱50的球形部分52的弯曲的外表面上。该方法继续进行将润滑剂注入壳体22的内孔中的步骤。

应当理解，本文使用的术语“上”和“下”是参考插座组件20在图中的定向，并且不认为需要特定的定向或以其他方式限制。

显然，根据上述教导，本发明的许多修改和变体是可行的，并且可以在所附权利要求的范围内以不同于具体描述的方式来实施。

可以预期，所有权利要求和所有实施例的所有特征可以彼此组合，只要这种组合不会彼此矛盾。

Claims (16)

1.一种插座组件，包括：

具有内孔的壳体，所述内孔沿轴线从在大致封闭的第一端的壁延伸到敞开的第二端；

球头螺柱，具有容纳在所述壳体的所述内孔中的球部和通过所述敞开的第二端从所述内孔伸出的柄部；

背衬轴承，设置在所述内孔中并在径向方向上能够相对所述壳体移动，并且具有弯曲的第一轴承表面，所述第一轴承表面与所述球头螺柱的所述球部的外表面滑动接触；

环形的径向环，设置在所述壳体的所述内孔中，并具有第二轴承表面，所述第二轴承表面与所述球部的中纬线滑动接触；以及

出口轴承，制作为与所述径向环分开的零件并且具有弯曲的第三轴承表面，所述第三轴承表面与面对所述第一轴承表面的所述球部的半球滑动接触。

2.根据权利要求1所述的插座组件，其特征在于，所述出口轴承的所述第三轴承表面偏压在所述球头螺柱的所述球部的所述外表面上。

3.根据权利要求2所述的插座组件，还包括防尘罩，所述防尘罩对所述壳体和所述球头螺柱的所述柄部密封，并且所述防尘罩包括弹簧，所述弹簧至少部分地嵌入橡胶体内，以将所述出口轴承的所述第三轴承表面偏压在所述球头螺柱的所述球部的所述外表面上。

4.根据权利要求1所述的插座组件，其特征在于，所述壳体在所述敞开的第二端处具有径向向内延伸的唇缘，用于将所述出口轴承限制在所述壳体的所述内孔中。

5.根据权利要求1所述的插座组件，其特征在于，所述第一轴承表面、所述第二轴承表面和所述第三轴承表面都具有多个润滑剂凹槽，用于遍及所述壳体的所述内孔分配润滑剂。

6.根据权利要求1所述的插座组件，其特征在于，所述壳体具有朝向所述壳体的所述敞开的第二端的肩部，并且其中所述径向环邻接所述肩部。

7.根据权利要求1所述的插座组件，其特征在于，所述弹簧为Belleville垫圈。

8.根据权利要求1所述的插座组件，还包括止推垫圈，其位于所述壳体的所述壁与所述背衬轴承之间。

9.根据权利要求8所述的插座组件，其特征在于，所述止推垫圈或所述背衬轴承具有至少一个润滑剂通道，用于在所述止推垫圈和所述背衬轴承之间输送润滑剂。

10.一种制造插座组件的方法，包括以下步骤：

制备具有内孔的壳体，所述内孔从在大致封闭的第一端的壁延伸到敞开的第二端；

将具有弯曲的第一轴承表面的背衬轴承插入壳体的内孔中，使得背衬轴承在内孔中可相对于所述壳体沿径向方向移动；

将球头螺柱的球部插入壳体的内孔中，并且其中球头螺柱具有柄部，所述柄部从球部通过壳体的敞开的第二端延伸出内孔，并且其中球部的弯曲的外表面与背衬轴承的第一轴承表面滑动接触；

将具有第二轴承表面的径向环插入壳体的内孔中，其中第二轴承表面与球头螺柱的球部的中纬线滑动接触；以及

将具有弯曲的第三轴承表面的出口轴承插入壳体的内孔中，使得第三轴承表面与球头螺柱的球部的弯曲的外表面滑动接触。

11.根据权利要求7所述的方法，还包括使邻近内孔敞开第二端的壳体变形的步骤，以将出口轴承限制在内孔中。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使壳体变形的步骤进一步限定为模锻壳体。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括将防尘罩对壳体和球头螺柱的柄部密封的步骤，其中壳体的模锻将防尘罩的一端限制在壳体上的径向向内延伸的唇缘与出口轴承的上表面之间。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，防尘罩包括弹簧，所述弹簧至少部分地嵌入橡胶体中，并且其中弹簧将出口轴承的第三轴承表面偏压在球头螺柱的球部的外表面上。

15.根据权利要求7所述的方法，还包括将润滑剂注入壳体的内孔中的步骤。

16.根据权利要求7所述的方法，还包括在将背衬轴承插入壳体的内孔中的步骤之前，将止推垫圈插入壳体的内孔中的步骤。