CN109312776B - 插槽组件和制造插槽组件的方法 - Google Patents

Abstract

插槽组件包括带有内孔的壳体，该内孔从闭合端处的壁延伸到开口端。球头螺栓容纳在内孔中，球头螺栓的柄部分穿过开口端突出。背衬轴承可移动地布置在内孔中。背衬轴承具有与球头螺栓的球形部分滑动接触的轴承面。出口轴承锁定在内孔内的固定位置处，并具有与球头螺栓的球形部分滑动接触的另一轴承面。弹簧定位在壁和背衬轴承之间，并且对背衬轴承施加预载力。使壁变形以将弹簧预加载在背衬轴承上，并减少插槽组件的部件之间的间隙。

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10日提交的美国发明申请系列No.15/178,779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，涉及用于车辆悬架和转向组件的类型的插槽组件。

背景技术

一般用于汽车悬架和转向系统的类型的插槽组件通常包括可相对于壳体移动的球头螺栓。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旋转。轴承通常由金属或由硬塑料材料制成。

在具有金属或塑料内部部件的插槽组件中，插槽组件内的内部间隙可缩短那些插槽组件的运行寿命。例如，插槽组件中的各种球形弯曲的部件的中心线之间的偏心可能导致插槽组件在其运行寿命期间的不利磨损和/或运动。

一种使插槽组件的部件之间的间隙最小化的方法是添加可折叠的额外部件，然后在组装期间折叠该部件。然而，这种附加部件的使用仅在有足够空间来添加这种部件的情况下才是可能的，并且即使这样，添加这种附加部件也增加了插槽组件的制造和材料成本。

发明内容

本发明的另一方面涉及包括带有内孔的壳体的插槽组件，其中该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。插槽组件进一步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，柄部分穿过壳体的开口第二端从内孔伸出。背衬轴承布置在内孔中，并在径向方向上不受壳体的约束。背衬轴承具有半球形弯曲的第一轴承面，该第一轴承面与球头螺栓的球形部分的外表面滑动接触。出口轴承锁定在壳体的内孔内的固定位置处，并具有第二轴承面，该第二轴承面与球头螺栓的球形部分滑动接触。弹簧定位在壁和背衬轴承之间的壳体的内孔中，并且对背衬轴承施加预载力。在壳体的大致闭合的第一端处的壁变形以将弹簧预加载到背衬轴承上，并减小壳体的内孔中的部件之间的内部间隙。

插槽组件是有利的，因为它允许使用更少的部件，以及这些部件的尺寸特征上更宽松的公差，同时在组装之后仍然实现部件之间的最小内部间隙。具体地，背衬轴承在径向方向上的无约束性质允许背衬轴承在变形操作期间自动地定位在内孔内的理想位置。通过使壳体壁变形而产生的减小的内部间隙允许在插槽组件的制造期间具有额外的一致性，以及与没有该特征的类似设计相比更长的运行寿命。这些改进的间隙没有额外的空间限制或成本。

根据本发明的另一方面，出口轴承的第二轴承面包括半球形弯曲部分和圆柱形部分，该圆柱形部分延伸超过球头螺栓的球形部分的赤道。

根据本发明的又一方面，壳体的内孔具有从大致闭合的第一端到开口第二端逐渐增加的直径，并且壳体具有朝向开口第二端的肩部，并且其中出口轴承邻接肩部。

根据本发明的又一方面，壳体包括在开口第二端处的径向向内延伸的唇缘，并且其中出口轴承捕获在径向向内延伸的唇缘和肩部之间。

根据本发明的另一方面，插槽组件进一步包括防尘罩，该防尘罩从被捕获在壳体的径向向内延伸的唇缘和出口轴承之间的端部延伸到密封球头螺栓的柄部分的端部。

根据本发明的另一方面，弹簧是碟形垫圈(Belleville washer)。

根据本发明的又一方面，大致闭合的第一端包括润滑剂开口。

本发明的另一方面是一种制造插槽组件的方法。该方法包括以下步骤：准备带有内孔的壳体，该内孔从大致闭合的第一端处的壁延伸到开口第二端，并且其中该壁具有外表面，该外表面具有在远离第二开口端的方向上突出的突起。该方法继续以下步骤：将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，使得允许背衬轴承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，并且其中球头螺栓具有柄部分，该柄部分穿过壳体的开口第二端从球形部分延伸出内孔。该方法继续以下步骤：将具有第二轴承面的出口轴承固定到壳体的内孔内的固定位置。该方法继续以下步骤：使在壳体的大致闭合的第一端处的壁变形，以将弹簧预加载在背衬轴承上，以推动背衬轴承的第一轴承面抵靠球头螺栓的球形部分的外表面，以进一步推动球头螺栓的球形部分抵靠出口轴承的第二轴承面，并减小壳体的内孔中的部件之间的间隙。

根据本发明的方面，进一步使壁变形的步骤进一步限定为按压壁的突起直到壁的外表面大致平坦。

根据本发明的又一方面，突起大致为圆锥形。

根据本发明的又一方面，壳体的内孔具有朝向开口部分的肩部，并且出口轴承邻接该肩部。

根据本发明的另一方面，该方法进一步包括以下步骤：型锻壳体的开口部分端部，以具有径向向内延伸的唇缘，以将出口轴承捕获在径向向内延伸的唇缘和肩部之间。

根据本发明的又一方面，第二轴承面包括半球形弯曲的部分和圆柱形部分。

根据本发明的又一方面，壳体的大致闭合的第一端包括润滑剂开口。

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是根据本发明的一个方面构造的插槽组件的第一示例性实施例的主视图；

图2是图1的插槽组件的分解和剖视图；

图3是图1的插槽组件的壳体的剖视图；

图4是处于预变形状态的图1的插槽组件的剖视图；

图5是最终组装后的图1的插槽组件的剖视图；

图6是图5的一部分的放大视图；

图7是图5的另一部分的放大视图；

图8是插槽组件的第二示例性实施例的剖视和局部视图；

图9是图8的一部分的放大视图；

图10是插槽组件的第三示例性实施例的一部分的剖视和局部视图；

图11是出口轴承的第一示例性实施例的主视图和局部剖视图；

图12是图11的出口轴承的俯视图；

图13是出口轴承的第二示例性实施例的主视图和局部剖视图；以及

图14是出口轴承的第二示例性实施例的主视图和局部剖视图。

具体实施方式

参照附图1，其中相同的附图标记在几个视图中表示相应的部件，总体上示出了改进的插槽组件20(具体地，球形接头组件)的示例性实施例。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)与车辆悬架组件的转向节(未示出)连接。然而，应该理解的是，插槽组件20可以用于拉杆端部或大范围的汽车和非汽车应用。

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。在闭合的第一端24处，壳体22具有下壁28，下壁28具有内表面27和外表面29。壳体22优选地由金属制成，例如钢或合金钢，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的开口中的盒体。然而，壳体可以替代地与另一部件一体形成，例如控制臂或拉杆端部。而且，应该理解的是，润滑剂开口30不必位于下壁28上，而是可以位于壳体22的任何合适的部分上。

壳体22的内孔具有从闭合的第一端24到开口第二端26逐渐增大的直径。具体地，内孔具有邻近闭合的第一端24的第一部分34、第二部分36、第三部分38以及邻近开口第二端26的第四部分39，其中第一部分34具有第一直径D₁，第三部分38具有大于第一直径D₁的第二直径D₂，第四部分39具有大于第二直径D₂的第三直径D₃。在第二和第三部分36、38之间，壳体22具有面向开口第二端26的第一肩部40。在第三和第四部分38、39之间，壳体22也具有面向开口第二端26的第二肩部41。在示例性实施例中，壳体的下壁28具有润滑剂开口30，该润滑剂开口30接收润滑脂接口32，以将润滑剂传送到内孔的第一部分34中，以初始润滑插槽组件20，并且作为日常维护的一部分，重新润滑插槽组件20。可替代地，润滑剂开口30可以向壳体22的第二、第三或第四部分中的任何部分开口。

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的外径小于第一部分34的直径D₁。如此，背衬轴承42在内孔的第一部分34内沿相对于壳体22的径向方向可移动，以允许背衬轴承42在内孔的第一部分34内径向浮动。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30传送到内孔的第二部分36中。背衬轴承42的下表面还具有多个第二凹槽49，用于在背衬轴承42和下壁28之间引导润滑剂，以减小背衬轴承42和下壁28之间的摩擦，并便于背衬轴承在内孔的第一部分42内的径向移动。

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的示例性实施例从球形部分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。可替代地，柄部分54可以配置成通过任何合适的装置与另一部件连接。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的外表面与背衬轴承42的第一轴承面44滑动接触，用于允许球头螺栓50在悬架组件的运行期间相对于背衬轴承42和壳体22旋转或枢转。背衬轴承42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成形。

出口轴承65容纳在内孔的第二部分36中，并且具有第二轴承面66，第二轴承面66与球头螺栓50的球形部分52滑动接触。第二轴承面66包括半球形弯曲的部分67和圆柱形部分68。半球形弯曲的部分67具有与球形部分52和第一轴承面44类似的曲率半径，并且与球形部分52的与第一轴承面44相反的半球滑动接触。第二轴承面66的圆柱形部分68延伸经过(即，在其下方)球形部分52的赤道或中心线86并与其滑动接触，并且如剖视图中所示的，具有预定长度的大致恒定的直径。类似于第一轴承面44，第二轴承面66可包括一个或多个凹槽，用于围绕第二轴承面66和球头螺栓50的球形部分52之间的面对面接触分配润滑剂，以及用于将内孔中的润滑剂轴向地输送穿过出口轴承65。如图4所示，背衬轴承42和出口轴承65之间的间隙用作保持润滑剂的润滑剂储存器。第二轴承面66的半球形弯曲的部分67捕获球头螺栓50的球形部分52的外表面，以限制球头螺栓50在轴向方向上朝向壳体22的开口的第一端26的轴向运动。第二轴承面66的圆柱形部分68限制了球头螺栓50相对于壳体22的径向运动，并将径向力从球头螺栓50传递到壳体22。在车辆运行期间，出口轴承65的第二轴承面66的半球形弯曲的部分67和背衬轴承42的第一轴承面44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，以及出口轴承65的第二轴承面66的圆柱形部分68传递球头螺栓50和壳体22之间全部或基本上全部的径向力。

出口轴承65具有大致平坦的上表面69，其面向壳体22的开口的第二端26。相反于上表面69，出口轴承65具有抵靠壳体22的肩部40放置的下表面71，以在壳体22的下壁28和出口轴承65之间建立固定的距离。

插槽组件20进一步包括防尘罩70，防尘罩70密封抵靠在壳体22上并密封抵靠在球头螺栓50上，用于将润滑剂(例如润滑脂)捕获在插槽组件20的内部，并用于将污染物保持在插槽组件20的内部之外。防尘罩70包括罩体76，罩体76由柔性密封材料，例如橡胶或某些塑料，制成。在图4、5和7的实施例中，径向向外延伸的凸缘72位于壳体22的内孔的第四部分39中。径向向外延伸的凸缘72与出口轴承65的上表面69面对面接触。径向向外延伸的凸缘72密封径向向内延伸的唇缘80，唇缘80形成在壳体22的开口的第二端26中。防尘罩70还具有上端77，该上端77密封球头螺栓50的柄部分54。径向向内延伸的唇缘80优选地通过向内旋压或型锻壳体22的开口的第二端26而形成到壳体22中，以捕获径防尘罩70的向向外延伸的凸缘72，以及将出口轴承65保持在防尘罩70的径向向外延伸的凸缘72和壳体22的肩部40之间的位置。同样在该实施例中，刚性且非柔性的插入件96至少部分地嵌入罩体76的径向向外延伸的凸缘72内。

碟形弹簧垫圈56(也称为垫圈弹簧)定位在壳体22的内孔的第一部分34中，并且通过背衬轴承42抵靠球头螺栓50的球形部分52施加预加载或偏压力，以维持第一和第二轴承面44、66与球形部分52的外表面之间的面对面的接触，即使这些表面在插槽组件20的操作期间磨损。应当理解，除了碟形垫圈之外，可以可替代地使用其他类型的压缩弹簧。

如图2-4所示，壳体22的下壁28预成形有圆锥形突起90，该突起90围绕润滑剂开口30并且远离内孔的闭合的第一端24轴向突出。参考图5，在插槽组件20的制造期间，在壳体22的开口第二端26型锻之后，挤压圆锥形突起90以使下壁28变形，使得其外表面29及其内表面27的最终形式大致为平面的或平坦的。下壁28的平坦化进一步使背衬轴承42的第一轴承面44抵靠球头螺栓50的球形部分52的外表面偏压。通过这种挤压操作，减小了壳体22的内孔这种的部件之间的所有间隙，因此，型锻操作不会影响插槽组件20的部件之间的任何间隙。

如图2所示，在该示例性实施例中，碟形弹簧垫圈56定向成凹侧向下朝向壳体22的内孔的闭合的第一端24。当出口轴承65被挤压到内孔的第三部分38中并抵靠肩部40安置时，碟形弹簧垫圈56受压，这进一步使球头螺栓50的球形部分52抵靠背衬轴承42偏压，这进一步抵靠碟形弹簧垫圈56偏压，以迫使碟形弹簧垫圈56进入抵靠壳体22的下壁28的应力状态。可替代地，如果碟形弹簧垫圈56放置在内孔中，凹面朝向内孔的开口的第二端26，这使得碟形弹簧垫圈56保持在无应力状态，直到下壁28被挤压成平坦为止(见图5)，从而将背衬轴承42预加载在球头螺栓50的球形部分52上。

现在参照图3、4、11和12，出口轴承65具有圆柱形外表面，该外表面的外径大于内孔的第三部分38的第二直径D₂，以便于出口轴承65和壳体22之间的过盈配合。外表面还设置有多个轴向延伸的滚花85或脊，它们彼此周向间隔开，以限制出口轴承65相对于壳体22的旋转。如图12所示，出口轴承65顶部的开口88为大致圆形的，以允许球头螺栓50相对于壳体22和出口轴承65在任何方向上自由枢转。

现在参照图13和14，其中相似的标记，由前缀“1”分开，指示与上述实施例相对应的部件，在出口轴承165的可替代实施例中，出口轴承165的外表面是锥形的。具体地，出口轴承165具有截头圆锥形状，其具有朝向闭合的第一端24(图4中示出)的小圆周，以及具有朝向壳体22(也在图4中示出)的开口的第一端26(也在图4中示出)的大圆周。在该实施例中，出口轴承165顶部的开口188为大致卵形或椭圆形，用于限制球头螺栓50(图4中示出)相对于出口轴承165和相对于壳体22(也在图4中示出)的与另一个方向相比在一个方向上的枢转运动。

现在参考图8和9，总体示出了插槽组件120的另一示例性实施例。第二示例性实施例与第一示例性实施例的区别在于，罩体76上的径向向外延伸的凸缘72包括嵌入其中的碟形弹簧垫圈74，而不是刚性且非柔性的插入件。碟形弹簧垫圈74施加偏压力以推动出口轴承65抵靠球头螺栓50的球形部分52。还提供盖板78，盖板78定位在壳体22的径向向内延伸的唇缘80和罩体76的径向向外延伸的凸缘72之间。

现在参考图10，插槽组件220的又一示例性实施例总体上用相似的标记示出，由前缀“2”分开，指示与上述实施例相对应的部件。在该示例性实施例中，与其他实施例中的情况一样，防尘罩270相对于壳体22的外表面21而不是内表面密封。

本发明的另一方面是一种制造插槽组件20的方法。该方法包括准备带有内孔的壳体22的步骤，其中该内孔从大致闭合的第一端24处的下壁28延伸到开口第二端26。下壁28具有外表面，该外表面具有锥形突起90，该突起90远离第二开口端26沿轴向方向突出。该方法继续以下步骤：将弹簧，例如碟形弹簧垫圈56，插入壳体22的内孔中。该方法继续以下步骤：将具有第一轴承面44的背衬轴承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，使得球头螺栓50的柄部分54从球形部分52穿过壳体22的开口第二端26延伸出内孔。该方法继续以下步骤：将具有第二轴承面66的出口轴承65固定到壳体22的内孔内的固定位置。在示例性方法中，出口轴承65固定在壳体22的肩部40和径向延伸的唇缘80之间，该唇缘80通过型锻壳体22的开口的第二端26而成形。该方法继续以下步骤：使在壳体22的大致闭合的第一端24处的下壁28变形，以将碟形垫圈56预加载在背衬轴承42上，并推动背衬轴承42的第一轴承面44抵靠球头螺栓50的球形部分52的外表面。在示例性方法中，变形步骤进一步限定为挤压突起90直到壁的外表面大致平坦。下壁28可以例如用冲头挤压。

应当理解，本文中限定取向的术语“上”和“下”的使用是参照图中插槽组件20的取向，并且不应理解为需要特定的取向或其他限制。

显然，鉴于以上教导，本发明的许多修改和变体是可能的，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 (15)

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壳体的所述开口第二端从所述内孔突出；

背衬轴承，布置在所述内孔中并且可在径向方向和轴向方向上相对于所述壳体移动，并且具有半球形弯曲的第一轴承面，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滑动接触；

出口轴承，锁定在所述壳体的所述内孔内的固定位置，并具有与所述球头螺栓的所述球形部分滑动接触的第二轴承面；

弹簧，定位在所述壳体的所述壁和所述背衬轴承之间的所述壳体的所述内孔中，并对所述背衬轴承施加预载力；以及

在所述壳体的所述大致闭合的第一端处的所述壁变形以将所述弹簧预加载到所述背衬轴承上，并进一步将所述背衬轴承抵靠所述球头螺栓的所述球形部分，并减小所述插槽组件内的间隙。

2.根据权利要求1所述的插槽组件，其中所述出口轴承的所述第二轴承面包括半球形弯曲的部分和圆柱形部分，所述半球形弯曲的部分与所述球头螺栓的所述球形部分的与所述背衬轴承相反的半球滑动接触，所述圆柱形部分延伸经过所述球头螺栓的所述球形部分的赤道并与其滑动接触。

3.根据权利要求1所述的插槽组件，其中所述壳体的所述内孔具有从所述大致闭合的第一端到所述开口第二端逐渐增加的直径，并且具有朝向所述开口第二端的肩部，并且其中所述出口轴承邻接所述肩部。

4.根据权利要求3所述的插槽组件，其中所述壳体包括在所述开口第二端处的径向向内延伸的唇缘，并且其中所述出口轴承捕获在所述径向向内延伸的唇缘和所述肩部之间。

5.根据权利要求4所述的插槽组件，进一步包括防尘罩，所述防尘罩从被捕获在所述径向向内延伸的唇缘和所述出口轴承之间的端部延伸到密封所述球头螺栓的所述柄部分的端部。

6.根据权利要求1所述的插槽组件，其中所述弹簧是碟形垫圈。

7.根据权利要求1所述的插槽组件，其中所述大致闭合的第一端包括润滑剂开口。

8.一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，内孔从大致闭合的第一端处的壁延伸到开口第二端，并且其中壁具有外表面，外表面具有在远离第二开口端的方向上突出的突起；

将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，并且其中球头螺栓具有柄部分，柄部分穿过壳体的开口第二端从球形部分延伸出内孔；

将具有第二轴承面的出口轴承固定到壳体的内孔内的固定位置；以及

使在壳体的大致闭合的第一端处的壁变形，以将弹簧预加载在背衬轴承上，并推动背衬轴承的第一轴承面抵靠球头螺栓的球形部分的外表面，以减小壳体的内孔中的部件之间的间隙。

9.根据权利要求8所述的方法，其中使壁变形的步骤进一步限定为挤压壁的突起。

10.根据权利要求9所述的方法，其中挤压壁的突起的步骤进一步限定为按压壁的突起直到壁的外表面大致平坦。

11.根据权利要求10所述的方法，其中突起大致为圆锥形。

12.根据权利要求8所述的方法，其中壳体的内孔具有朝向开口第二端的肩部，并且其中出口轴承邻接肩部。

13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：型锻壳体的开口第二端，以具有径向向内延伸的唇缘，以将壳体内的出口轴承捕获在径向向内延伸的唇缘和肩部之间。

14.根据权利要求8所述的方法，其中第二轴承面包括半球形弯曲的部分和圆柱形部分。

15.根据权利要求8所述的方法，其中壳体的大致闭合的第一端包括润滑剂开口。

Images