CN109312775B - 插槽组件和制造插槽组件的方法 - Google Patents

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Abstract

插槽组件具有带有内孔的壳体，该内孔从第一端延伸到第二端。球头螺栓的球形部分容纳在内孔中。背衬轴承布置在内孔中，并呈现有与球形部分面对面接触的弯曲轴承面。第一弹簧将背衬轴承偏压在球形部分上。插槽组件还包括出口轴承，该出口轴承具有与球形部分的赤道接触的圆柱形部分，以及与第一轴承面处的相反面的半球面对面接触的半球形部分。第二弹簧将出口轴承偏压到由壳体建立的预定位置中。出口轴承可克服第二弹簧的偏压力沿朝向壳体的第二端的方向从预定位置移动。

Description

插槽组件和制造插槽组件的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年6月1日提交的美国发明申请序列No.15/170,600的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及插槽组件，更具体地，涉及用于车辆悬架系统的插槽组件。
背景技术
用于车辆悬架系统的类型的插槽组件通常包括可相对于壳体旋转和/或枢转的球头螺栓。这种插槽组件通常包括一个或多个轴承，这些轴承位于壳体内并与球头螺栓的球形部分滑动接触，以便于球头螺栓相对于壳体的运动。轴承通常由金属或硬塑料材料制成。
基于悬架系统的配置，这种插槽组件通常是径向加载型、压缩加载型或拉伸加载型。在许多已知类型的压缩式插槽组件中，当向球头螺栓施加径向载荷时，球头螺栓将试图沿下部轴承的半径向上行进，从而减小球头螺栓与下部轴承之间的接触表面。
在一些应用中，两个插槽组件安装在单个悬架系统中。例如，图1示出了示例性独立悬架系统，其中采用了两个插槽组件以将单个转向节与上控制臂和下控制臂连接。同样地，图2示出了示例性固定车桥悬架系统，其还包括两个插槽组件，其将单个转向节与驱动桥壳连接。在这些情况中的每一种情况下，插槽组件沿轴线彼此对齐。重要的是，插槽组件在预定的公差范围内适当地对齐，以防止一个插槽组件承载比其他插槽组件更大的车辆负载份额。
发明内容
本发明的一个方面是一种插槽组件，其带有具有内孔的壳体。内孔沿轴线从在大致闭合的第一端处的壁延伸到开口第二端。插槽组件还包括带有球形部分和柄部分的球头螺栓，其中球形部分容纳在壳体的内孔中，柄部分穿过开口第二端从内孔伸出。插槽组件进一步包括背衬轴承，背衬轴承设置在内孔中并呈现弯曲的第一轴承面，第一轴承面与球头螺栓的球形部分的外表面面对面接触。第一弹簧布置在内孔中并将背衬轴承的第一轴承面偏压在球头螺栓的球形部分上。出口轴承也布置在壳体的内孔中。出口轴承具有带有圆柱形部分和半球形部分的第二轴承面，其中圆柱形部分与球头螺栓的球形部分的赤道接触，半球形部分与背衬轴承的第一轴承面处的球头螺栓的球形部分的相反面的半球面对面地接触。第二弹簧布置在壳体的内孔中，并将出口轴承偏压到由壳体建立的预定位置。出口轴承可克服第二弹簧的偏压力沿朝向壳体的开口第二端的方向从预定位置移动。
出口轴承的可移动性允许其在远离背衬轴承的方向上相对于壳体轴向移动。这在插槽组件安装在车辆悬架组件中并与另一插槽组件轴向对齐的情况下特别有利。具体地，在安装期间，如果安装者未能恰当地对齐两个插槽组件，则出口轴承可以从预定位置脱离并朝向壳体的开口第二端轴向移动，这防止球头螺栓被约束在背衬和出口轴承之间。如此，使球头螺栓相对于壳体旋转所需的扭矩不会增加，如果出口轴承固定在其位置中则会是相反的情况。当球头螺栓、背衬轴承和出口轴承在其工作寿命期间磨损时，第二弹簧将出口轴承偏压回到预定位置，以允许插槽组件重新获得其大部分内部间隙。
根据本发明的另一方面，出口轴承具有外表面，该外表面是锥形平截头体，该锥形平截头体具有最靠近壳体的开口第二端的第一直径，和最靠近壳体的第一闭合端的第二直径，并且其中第一直径大于第二直径，以及其中当出口轴承处于预定位置时，外表面抵靠壳体的锥形内表面放置。如果没与另一个插槽组件对齐，出口轴承的外表面的锥形平截头体减小了使出口轴承从内孔中的预定位置脱离所需的力，从而改善了改善插槽组件的性能。
根据本发明的又一方面，出口轴承与壳体过盈配合。
根据本发明的又一方面，出口轴承具有外表面，该外表面呈现有多个轴向延伸的脊，这些脊沿周向彼此间隔开。
根据本发明的另一方面，防尘罩密封壳体和球头螺栓，用于将润滑剂保持在内孔内，并用于将污染物保持在内孔之外。
根据本发明的又一方面，第二弹簧至少部分地嵌入防尘罩的弹性主体中。
根据本发明的又一方面，第一弹簧是碟形垫圈。
根据本发明的另一方面，在壳体的闭合第一端处的壁呈现有润滑剂开口，用于将润滑剂接收到壳体的内孔中。
根据本发明的又一方面，背衬轴承的第一轴承面呈现有至少一个润滑剂通道，用于将润滑剂从壳体中的润滑剂开口输送到背衬和出口轴承之间的间隙中。
根据本发明的又一方面，出口轴承呈现有至少一个润滑剂通道。
根据本发明的另一方面，第二弹簧是碟形垫圈。
根据本发明的又一方面，壳体呈现有肩部，该肩部面向壳体的开口第二端，并且其中当处于预定位置时，出口轴承邻接肩部。
根据本发明的又一方面，盖板布置在壳体的内孔中，邻近开口第二端。
根据本发明的另一方面，在第二开口端处的壳体径向向内弯曲，以将盖板捕获在壳体的内孔中。
本发明的另一方面是一种制造插槽组件的方法。该方法包括准备带有内孔的壳体的步骤，其中该内孔沿轴线从大致闭合的第一端的壁延伸到开口第二端。该方法继续以下步骤：将第一弹簧插入壳体的内孔中。该方法继续以下步骤：将具有第一轴承面的背衬轴承插入壳体的内孔中，使得背衬轴承可相对于壳体在内孔内沿径向方向移动。该方法继续以下步骤：将球头螺栓的球形部分插入壳体的内孔中，使得球头螺栓的柄部分穿过开口第二端从内孔伸出，并且其中球形部分的弯曲外表面与背衬轴承的第一轴承面滑动接触。该方法继续以下步骤：将出口轴承插入壳体的内孔中，使得第二轴承面的圆柱形部分与球头螺栓的球形部分的赤道滑动接触，并且使得第二轴承面的半球形部分与背衬轴承的第一轴承面处的球形部分的相反面的半球滑动接触。该方法继续以下步骤：将第二弹簧插入壳体的内孔中并将出口轴承朝向由壳体建立的预定位置偏压，同时允许出口轴承克服第二弹簧的偏压力，沿朝向壳体的开口第二端的方向从预定位置移动。
根据本发明的另一方面，该方法进一步包括将盖板插入壳体的内孔中的步骤。
根据本发明的又一方面，该方法包括使邻近开口第二端的壳体变形以将盖板、第一弹簧、背衬轴承、球头螺栓的球形部分、出口轴承和第二弹簧捕获在壳体的内孔中的步骤。
附图说明
当结合附图考虑时，将容易理解本发明的这些和其他特征和优点，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是已知的独立悬架系统的分解图；
图2是已知的固定车桥悬架系统的分解图；
图3是根据本发明的一个方面构造的插槽组件的示例性实施例的正视图；
图4是图3的插槽组件的分解剖视图；
图5是图3的插槽组件的壳体的剖视图；
图6是图3的插槽组件的剖视图；
图7是图6的局部放大视图；
图8是图6的另一局部放大视图；
图9是图3的插槽组件的剖视图，示出了插槽组件内部的润滑脂的流动路径；
图10是图3的插槽组件的出口轴承的正视图和半剖视图；
图11是图10的出口轴承的俯视图；
图12是插槽组件的替代实施例的剖视图；
图13是图12的插槽组件的出口轴承的半剖视图；以及
图14是图13的出口轴承的俯视图。
具体实施方式
参照附图，其中相同的附图标记在几个视图中表示相应的部件，改进的插槽组件20(具体地，球形接头组件)的第一示例性实施例总体上在图3和4中示出。在示例性实施例中，插槽组件20配置成用于将控制臂(未示出)或车桥(未示出)与车辆悬架组件的转向节(未示出)连接。例如，插槽组件20可以用于图1和2中所示的悬架组件类型的任一种中。然而，应该理解的是，插槽组件20也可以用于拉杆端部或大范围的其他汽车和非汽车的应用。
插槽组件20包括具有内孔的壳体22，内孔沿轴线A从闭合第一端24延伸到开口第二端26。在闭合第一端24处，壳体22呈现有具有润滑剂开口30的下壁28，润滑剂开口30接收润滑脂接口32(也称为加油嘴接口)，用于将润滑剂(例如润滑脂)输送到内孔中，以初始润滑插槽组件20的部件，以及作为日常维护的一部分，重新润滑插槽组件20。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，包括例如锻造、铸造、从坯料加工等。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盒体。然而，壳体也可以与另一部件一体形成，例如控制臂或拉杆端部。
如图5所示，壳体22的内孔从闭合第一端24到开口第二端26具有逐渐增大的直径。具体地，内孔具有第一部分34、第二部分36、第三部分38以及第四部分，其中第一部分34邻近闭合第一端24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具有大致恒定的第二直径D2，第四部分39邻近开口第二端26具有大致恒定的第三直径D3。如图所示，第四部分39的第三直径D3大于第三部分38的第二直径D2，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，以在轴向方向上朝向开口第二端26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呈现有面向开口第二端26的第一肩部40，并且壳体22在内孔的第三和第四部分38、39之间呈现有第二肩部41。
现在参照图4-6，背衬轴承42容纳在内孔的第一部分34中并具有半球形弯曲的第一轴承面44，其轴向地面向第二开口端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的内表面之间呈现间隙(如图7所示)。如此，允许背衬轴承42在由壳体22的内表面建立的限制内，在内孔的第一部分34中沿径向浮动。背衬轴承42还包括与壳体22的下壁28的润滑剂开口30对齐的润滑剂开口46。示例性实施例的第一轴承面44设置有形成在其上的多个第一凹槽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。如图7所示，背衬轴承42的下表面呈现有多个润滑通道58，其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。
插槽组件20进一步包括球头螺栓50，球头螺栓50部分地容纳在壳体22的内孔中。具体地，球头螺栓50包括完全布置在内孔中的球形部分52，和穿过开口第二端26从内孔伸出的柄部分54。柄部分54从球形部分52延伸到远端，该远端形成有螺纹用于接收螺母以将柄部分54与另一部件(例如转向节)连接。球头螺栓50的球形部分52具有大致半球形弯曲的外表面，该外表面具有与背衬轴承42的第一轴承面44类似的曲率半径。球形部分52的外表面与第一轴承面44滑动接触，以允许球头螺栓50在悬架组件的运行期间相对于背衬轴承42和壳体22旋转和枢转。背衬轴承42优选地由金属制成，例如钢或钢合金。
碟形垫圈65形式的第一弹簧定位在内孔的第一部分34中，位于背衬轴承42和壳体22的下壁28之间，用于将背衬轴承42的第一轴承面44偏压在球头螺栓50的球形部分52的外表面上。
插槽组件20进一步包括出口轴承65，其定位在内孔的第三部分38中并邻接壳体22的第一肩部40。出口轴承65是与背衬轴承42独立的部件，并且通过内孔的第二部分36中的间隙与其轴向间隔开。出口轴承65具有第二轴承面，该第二轴承面具有圆柱形部分62和半球形部分66。圆柱形部分62与球头螺栓50的球形部分52的赤道或中心线滑动接触。半球形部分66的曲率半径类似于球头螺栓50的球形部分52的外表面的曲率半径，并且与背衬轴承42的第一轴承面44处的球形部分52的相反面的半球滑动接触。在示例性实施例中，第二轴承面62设置有多个第二润滑槽64，用于围绕第二轴承面和球头螺栓50的球形部分52的外表面之间的面对面接触区域分配润滑剂，以及用于将内孔中的润滑剂轴向地输送穿过出口轴承65。在内孔的第二部分36中，背衬轴承42和出口轴承65之间的间隙充当润滑剂储存器，其容纳润滑剂。
出口轴承65具有大致平坦或平面的顶表面87，其面向内孔的开口第二端26，以及大致平坦或平面的下表面82，其面向内孔的闭合第一端24。当出口轴承65定位在壳体22的内孔中的预定放置位置时，平坦下表面82邻接壳体22的第一肩部40。
在悬架组件的运行期间，第二轴承面的圆柱形部分62传递球头螺栓50和壳体22之间的全部或基本上全部的径向力，同时背衬轴承42和第二轴承面的半球形部分66传递球头螺栓50和壳体22之间全部或基本上全部的轴向力。
插槽组件20进一步包括防尘罩70，防尘罩70密封壳体22并密封球头螺栓50的柄部分54，用于将润滑剂保持在壳体22的内孔中，并用于将污染物保持在内孔的外部。防尘罩70包括第一罩端部，其呈现径向向外延伸的凸缘72，其具有碟形垫圈74形式的第二弹簧，该垫圈在径向向外延伸的凸缘72处嵌入罩体76内。罩体76是由弹性和柔性密封材料制成，例如橡胶或塑料材料。防尘罩70的径向向外延伸的凸缘72定位在壳体22的内孔的第四部分39中，并与出口轴承65的顶表面87面对面接触。
盖板78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，该唇缘80将盖板78和防尘罩70的径向向外延伸的凸缘72，捕获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：将碟形垫圈74预加载在防尘罩70中以对出口轴承65施加预加载力，以将出口轴承65的第二轴承面偏压在球头螺栓50的球形部分52的外表面上。径向向内延伸的唇缘80优选地通过在开口第二端26处摇动或旋转壳体22，而形成到壳体22中。
如图10所示，在插槽组件20的第一示例性实施例中，出口轴承65具有外表面83，外表面83为大致圆柱形，并且包括围绕外表面83分布的多个轴向延伸且周向间隔开的脊85或滚花。如图所示，脊85从出口轴承65的平面顶表面87轴向延伸到平面下表面82。脊85防止出口轴承65在内孔内相对于壳体22旋转。
如图11所示，从上方看，出口轴承65的该实施例的平面顶表面87中的开口88为大致圆形，以允许球头螺栓50相对于壳体22在所有旋转方向上旋转基本相等的量。
现在参照图12，插槽组件120的第二示例性实施例通常用相同的标记表示，由前缀“1”分开，表示与上述第一示例性实施例相对应的部件。该示例性实施例与以上讨论的第一示例性实施例的区别在于，出口轴承165的外表面183具有锥形平截头体并与壳体22的锥形表面接触，以为出口轴承165在壳体122的内孔中建立预定安置位置。具体地说，出口轴承165的外表面183具有最靠近壳体122的开口第二端126的第一直径，和最靠近壳体122的闭合第一端124的较小第二直径。出口轴承165的锥形平截头体减小了将出口轴承165从壳体122的内孔内的预定放置位置移开所需的力。现在参见图14，第二示例性实施例的出口轴承165与第一示例性实施例区别也在于，顶表面187中的开口188的形状为大致椭圆形或卵形。椭圆形或卵形开口188允许球头螺栓150(图12中所示)相对于壳体122(也在图12中示出)在一个旋转方向上比在另一个旋转方向上旋转更大的幅度。也就是说，与另一旋转方向相比，开口188的形状约束或限制球头螺栓150在一个旋转方向上的旋转。
本发明的另一方面是一种制造插槽组件20(例如图3-8中所示的示例性插槽组件)的方法。该方法包括准备带有内孔的壳体22的步骤，其中该内孔从下端24处的壁28延伸到开口第二端26。该方法继续以下步骤：将第一弹簧56插入壳体22的内孔中。该方法继续以下步骤：将背衬轴承42插入壳体22的内孔中，使得背衬轴承42可相对于壳体22在内孔内沿径向方向移动。该方法继续以下步骤：将球头螺栓50的球形部分52插入壳体22的内孔中，使得柄部分54穿过开口第二端26从内孔伸出，并且其中球形部分52的弯曲外表面与背衬轴承42的第一轴承面44滑动接触。该方法继续以下步骤：将出口轴承65插入壳体22的内孔中，使得出口轴承65的第二轴承面的圆柱形部分62，与球头螺栓50的球形部分52的赤道或中心线滑动接触，并且使得第二轴承面的半球形部分66与背衬轴承42的第一轴承面44处的球形部分52的相反面的半球滑动接触。该方法继续以下步骤：将第二弹簧74插入壳体22的内孔中并将出口轴承65朝向由壳体22建立的预定位置偏压，同时允许出口轴承65克服第二弹簧74的偏压力，沿朝向壳体22的开口第二端26的方向从预定位置移动。该方法还可包括以下步骤：将盖板78插入壳体22的内孔中并使邻近开口第二端26的壳体22变形(例如通过摇动)，以将盖板78、第一弹簧56、背衬轴承42、球头螺栓50的球形部分52、出口轴承65和第二弹簧74捕获在壳体22的内孔中。
应当理解，本文中术语“上”和“下”的使用是参照图中插槽组件20的取向，并且不应被解释为需要特定的取向或以任何方式限制。
显然，鉴于以上教导，本发明的许多修改和变化是可能的，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实施。设想所有权利要求和所有实施例的所有特征可以彼此组合，只要这种组合不彼此矛盾。

Claims (19)

1.一种插槽组件，包括：
具有内孔的壳体，所述内孔沿轴线从在大致闭合的第一端处的壁延伸到开口第二端；
具有球形部分和柄部分的球头螺栓，其中所述球形部分容纳在所述壳体的所述内孔中，所述柄部分穿过所述开口第二端从所述内孔伸出；
背衬轴承，布置在所述内孔中，并呈现有弯曲第一轴承面，所述第一轴承面与所述球头螺栓的所述球形部分的外表面面对面接触；
第一弹簧，布置在所述内孔中，并将所述背衬轴承的所述第一轴承面偏压在所述球头螺栓的所述球形部分上；
出口轴承，布置在所述壳体的所述内孔中，并呈现有第二轴承面，所述第二轴承面具有与所述球头螺栓的所述球形部分的赤道接触的圆柱形部分，并具有与所述背衬轴承的所述第一轴承面处的所述球头螺栓的所述球形部分的相反面的半球面对面接触的半球形部分，所述圆柱形部分具有恒定直径，并且径向延伸越过所述球头螺栓的所述球形部分的赤道；
第二弹簧，将所述出口轴承偏压到由所述壳体建立的预定位置；以及
所述壳体呈现有肩部，所述肩部面向所述壳体的所述开口第二端，并且其中当处于所述预定位置时，所述出口轴承邻接所述肩部，其中，所述出口轴承可克服所述第二弹簧的偏压力，从所述预定位置沿朝向所述壳体的所述开口第二端的方向移动。
2.根据权利要求1所述的插槽组件，其中所述出口轴承具有外表面，所述外表面是锥形平截头体，所述锥形平截头体具有最靠近所述壳体的所述开口第二端的第一直径，和最靠近所述壳体的所述闭合的第一端的第二直径，并且其中所述第一直径大于所述第二直径，以及其中当所述出口轴承处于所述预定位置时，所述外表面抵靠所述壳体的锥形内表面放置。
3.根据权利要求1所述的插槽组件，其中所述出口轴承与所述壳体过盈配合连接。
4.根据权利要求3所述的插槽组件，其中所述出口轴承具有外表面，所述外表面呈现有多个轴向延伸的脊，所述脊沿周向彼此间隔开。
5.根据权利要求3所述的插槽组件，进一步包括防尘罩，所述防尘罩与所述壳体密封，并与所述球头螺栓密封，用于将润滑剂保持在所述壳体的所述内孔中，并用于将污染物保持在所述壳体的所述内孔之外。
6.根据权利要求5所述的插槽组件，其中所述第二弹簧至少部分地嵌入所述防尘罩的弹性主体中。
7.根据权利要求1所述的插槽组件，其中所述第一弹簧是碟形垫圈。
8.根据权利要求1所述的插槽组件，其中在所述壳体的所述闭合的第一端处的所述壁呈现有润滑剂开口，用于将润滑剂接收进入所述壳体的所述内孔中。
9.根据权利要求8所述的插槽组件，其中所述背衬轴承的所述第一轴承面呈现有至少一个润滑剂通道，用于将润滑剂从所述壳体中的所述润滑剂开口输送到所述背衬和出口轴承之间的间隙中。
10.根据权利要求9所述的插槽组件，其中所述出口轴承的第二轴承面呈现有至少一个润滑剂通道。
11.根据权利要求1所述的插槽组件，其中所述第二弹簧是碟形垫圈。
12.根据权利要求1所述的插槽组件，进一步包括盖板，所述盖板布置在邻近所述开口第二端的所述壳体的所述内孔中。
13.根据权利要求12所述的插槽组件，其中在所述开口第二端处的所述壳体向内弯曲，以将所述盖板捕获在所述壳体的所述内孔中。
14.一种制造插槽组件的方法，包括以下步骤：
准备带有内孔的壳体，内孔沿轴线从大致闭合的第一端处的壁延伸到开口第二端；
将第一弹簧插入壳体的内孔中；
将具有第一轴承面的背衬轴承插入壳体的内孔中，使得背衬轴承可相对于壳体在内孔内沿径向方向移动；
将球头螺栓的球形部分插入壳体的内孔中，使得球头螺栓的柄部分穿过开口第二端从内孔伸出，并且其中球形部分的弯曲外表面与背衬轴承的第一轴承面滑动接触；
制备出口轴承，所述出口轴承具有带有圆柱形部分的第二轴承面与半球形部分，所述圆柱形部分具有沿径向方向延伸的恒定直径；将出口轴承插入壳体的内孔中，使得出口轴承的第二轴承面的圆柱形部分与球头螺栓的球形部分的赤道滑动接触并且径向延伸越过所述球头螺栓的所述球形部分的赤道，并且使得第二轴承面的半球形部分与背衬轴承的第一轴承面处的球形部分的相反面的半球滑动接触；
将第二弹簧插入壳体的内孔中并将出口轴承朝向由壳体建立的预定位置偏压，同时允许出口轴承克服第二弹簧的偏压力沿朝向壳体的开口第二端的方向从预定位置移动；以及
使得所述壳体呈现有肩部，所述肩部面向所述壳体的所述开口第二端，并且其中当处于所述预定位置时，所述出口轴承邻接所述肩部。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括将盖板插入壳体的内孔中的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括使邻近开口第二端的壳体变形以将盖板、第一弹簧、背衬轴承、球头螺栓的球形部分、出口轴承和第二弹簧捕获在壳体的内孔中的步骤。
17.根据权利要求14所述的方法，其中第一弹簧是碟形垫圈。
18.根据权利要求15所述的方法，其中第二弹簧是碟形垫圈。
19.根据权利要求18所述的方法，其中第二弹簧至少部分地嵌入防尘罩的弹性主体中。
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