CN110637166A - 球窝接头组件 - Google Patents

Abstract

球窝接头组件(20)包括具有内壁(40)的壳体(26)，所述内壁围绕沿中心轴线延伸的开孔。具有容纳在所述壳体的所述开孔中的球形部分(48)和通过所述壳体的开口端突出所述开孔的柄部分(50)的球头螺栓。设置在所述壳体的所述内孔中，并插入在所述球头螺栓的所述球形部分和所述内壁之间的一对轴承(56,58)。每一所述轴承具有与所述球头螺栓的所述球形部分面对面接触的弯曲的内支承表面(60,62)，以用于允许所述球头螺栓和所述壳体相对于彼此铰接。每一所述轴承还具有与所述内壁可滑动接触的外支承表面(64,66)。用于将所述轴承沿相反的轴向方向偏压在所述球头螺栓的所述球形部分上的一对偏置元件(70,72)，使得所述球头螺栓在使用所述组件之前可相对于所述壳体在所述轴向方向移动。

Description

球窝接头组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月10提交的申请号为15/455,302的美国实用专利申请的优点，并且其在此通过引用整体地并入本申请。

技术领域

本申请通常涉及球窝和承窝组件，尤其涉及用于车辆的悬架系统的球窝接头。

背景技术

车辆的转向组件和悬架组件通常包括用于相互连接各种部件的多个球窝接头组件。每一这种球窝接头组件具有壳体，所述壳体具有开孔和部分地设置在所述开孔中并从中向外延伸的螺柱。一个或多个轴承被插入到在壳体和螺柱之间的开孔中。所述壳体和所述螺柱均与不同的转向或悬架组件固定。

在一些申请中，所述螺柱在安装过程中可以在一个轴向方向被驱动，从而螺柱约束在其中一个轴承上。这种情况可以导致通常称为“记忆转向”的现象，通过这样可以在完成相同方向的转弯之后车辆想要继续转向。

本发明的概述和优势

本申请的一个方面涉及一种球窝接头组件，包括具有内壁的壳体，所述内壁围绕沿中心轴线延伸的开孔。所述球窝接头组件还包括球头螺栓，所述球头螺栓具有容纳在所述壳体的所述开孔中球形部分的球头螺栓，和通过所述壳体的开口端突出所述开孔的柄部分。设置在所述壳体的所述内孔中的一对轴承，所述一对轴承插入在所述球头螺栓的所述球形部分和所述内壁之间。每一所述轴承具有与所述球头螺栓的所述球形部分面对面接触的弯曲的内支承表面，以用于允许所述球头螺栓和所述壳体在使用前相对于彼此旋转和铰接。并且，每一所述轴承还具有与所述壳体的所述内壁可滑动接触的外支承表面。所述球窝接头组件还包括一对偏置元件，其用于将所述轴承沿相反的轴向方向偏压在所述球头螺栓的所述球形部分上，使得所述球头螺栓在使用所述球窝接头组件之前可相对于所述壳体在所述轴向方向移动。

所述球窝接头组件具有的优点在于：其可以成本有效地制造，并且其允许球头螺栓在安装到车辆悬架系统上时轴向浮动，以防止所述球窝接头组件束缚，这可以导致记忆转向。也就是说，所述球窝接头组件不仅具有成本效益，而且与其他已知的球窝接头组件相比还提供了改进的转向和操纵性能。

根据本申请的另一个方面，所述球形部分与所述内壁接触，并在使用所述球窝接头组件之前以所述轴向方向沿所述内壁可滑动。

根据本申请的又一个方面，所述壳体包括轴承套，所述轴承套界定所述内壁。

根据本申请的再一个方面，所述偏置元件均由弹性可压缩的材料制成。

根据本申请的进一步的一个方面，所述壳体具有位于开孔一端的下壁，并且其中，所述偏置元件中的一个夹设在所述轴承中的一个的平坦表面和所述壳体的所述下壁之间。

根据本申请的又进一步的一个方面，所述壳体变形以呈现与所述下壁相对的径向向内延伸的唇缘，并且其中，所述偏置元件中的一个夹设在所述轴承中的一个的平坦表面和所述壳体的所述唇缘之间。

根据本申请的再进一步的一个方面，所述壳体的所述内壁具有沿其整个长度的恒定的直径。

根据本申请的另一个方面，所述球窝接头组件还包括与所述壳体固定的盖板，并且其中，所述偏置元件中的一个夹设在所述盖板和所述轴承的一个之间。

本申请的另一个方面涉及一种制造球窝接头组件的方法。所述方法包括准备具有内壁的壳体，所述内壁围绕沿中心轴线延伸的开孔的步骤。所述方法继续将第一偏置元件插入所述开孔中的步骤。所述方法继续将具有第一弯曲支承表面和第一外表面的第一轴承插入所述开孔中，使得所述第一外表面与所述壳体的所述内壁可滑动接触的步骤。所述方法继续将球头螺栓的球形部分插入到所述开孔中，使得所述球形部分的外部表面与所述第一轴承的所述第一弯曲支承表面可滑动接触的步骤。所述方法继续将具有第二弯曲支承表面和第二外表面的第二轴承插入所述内孔中，使得所述第二弯曲支承表面与所述球形部分的外部表面可滑动接触，并使得所述第二外表面与所述壳体的内壁可滑动接触的步骤。所述方法继续将第二偏置元件插入所述开孔中的步骤。所述方法继续至少部分地封闭所述壳体的开端的步骤。所述方法继续压缩所述第一偏置元件和第二偏置元件，以相对于所述球头螺栓的所述球形部分和所述外部表面偏置所述第一轴承的所述第一弯曲支承表面和所述第二轴承的所述第二弯曲支承表面。紧接着，在所述至少部分地封闭所述壳体的开端的步骤之后，所述球头螺栓可在轴向方向上相对于壳体运动。

根据本申请的另一个方面，所述壳体具有主体部件，且所述方法进一步包括将所述壳体的轴承套插入所述主体部件的开口中的步骤。

根据本申请的又一个方面，所述至少部分地封闭所述壳体的开端的步骤进一步界定为锻造所述壳体的一个轴向端部以提供径向向内延伸的唇缘。

根据本申请的再一个方面，所述至少部分地封闭所述壳体的开端的步骤引起压缩所述第一偏置元件和所述第二偏置元件的步骤。

根据本申请的进一步的一个方面，所述至少部分地封闭所述壳体的开端的步骤被进一步地界定为将盖板压入形成在所述壳体的内壁中的凹槽中。

根据本申请的又进一步的一个方面，所述第一偏置元件和所述第二偏置员均由弹性可压缩的材料制成。

根据本申请的再进一步的一个方面，所述方法还包括沿轴向沿着所述壳体的所述内壁在轴向方向滑动所述球头螺栓的所述球形部分的步骤。

附图简要说明

当结合以下对当前优选实施例和最佳模式，所附权利要求和附图的详细描述进行考虑时，将更容易理解本发明的这些和其他方面，特征和优点，其中：

图1是根据本申请的一个方面构建的包括一对球窝接头组件的示例性的车辆悬架组件的爆炸图；

图2是根据本申请的一个方面构建的球窝接头组件的第一示例性实施例的主视图；

图3是图2的球窝接头组件处于安装状态的视图，其中球窝接头组件处于主视面，其余部件处于横截面；

图4是图2的球窝接头组件在安装状态下的局部视图，示出了球头螺栓和Zerk配件的正视图，其余部件的截面图；

图5是类似于图4的视图，但示出了所述球头螺栓在一个轴向方向相对于壳体运动；

图6是另一个类似于图4的视图，但示出了所述球头螺栓在与图5相反的轴向方向相对于壳体运动；

图7是所述球窝接头组件在安装状态下的一个可选的实施例的局部视图，并且示出了球头螺栓和Zerk配件的正视图，其余部件的截面图。

具体实施例的详细说明

参照所有附图，其中相同的数字在几个视图中表示相应的部件，包括根据本发明的一个方面构造的示例性的一对球形接头组件20的车辆悬架系统总体上在图1中示出。如图所示，示例性球窝接头组件20构造成用于将轴22与转向节24可操作地连接，以将转向节24相对于轴22保持在预定的固定角度，从而允许精确地设定附接到其上的车轮的外倾角和脚轮，并在转动车辆时，允许转向节24相对于轴22绕轴线枢转。然而，应该理解的是，球窝接头组件20可以用于汽车和非汽车应用的范围。

现在参照图2和图3，在示例性实施例中，球窝接头组件20具有筒式结构，其具有壳体26，壳体26构造成压配合到转向节24上的第一开口中。壳体26具有外壁，该外壁具有径向向外延伸的凸缘28，凸缘28限定了用于将壳体26压配合到转向节24的第一开口中的止动点。外壁还具有周向延伸的凹槽30，该凹槽30与径向向外延伸的凸缘28轴向间隔开，以用于接收固定环32，固定环32将壳体26与转向节24锁定。示例性壳体的外壁还具有多个周向间隔开的滚纹34，用于改善壳体26和转向节24之间的压配连接。

现在参照图4，在球窝接头组件20的第一示例性实施例中，壳体26由两个部件组成，包括主体部件36和轴承套38，轴承套38压配合到主体部件36的开口中。轴承套38具有内壁40，该内壁围绕沿中心轴线A从主体部件36的下壁42延伸到开口端的开孔。也就是说，开孔具有至少基本封闭的端部和开口端。在该实施例中，内壁40具有圆柱形状，因为它沿着从封闭端到开口端的轴向长度具有恒定的直径。下壁42具有润滑剂开口，该润滑剂开口接收Zerk配件44，用于在初始组装期间和球窝接头组件20的常规维护期间将润滑剂(例如油脂)输送到壳体26的开孔中。

壳体26的主体部件36和轴承套38优选地由金属制成，例如铁，钢，钢合金，铝或铝合金，并且优选地通过铸造，锻造和/或机加工成形。具体地，在第一示例性实施例中，主体部件36由非气体碳化的AISI 1018钢制成，并且轴承套38由气体碳化的AISI 1018钢制成，使得主轴承套38的材料比主体部件36更硬，以吸收力并抵抗磨损，同时允许相对较软的主体部件36在模锻操作期间变形，这将在下面进一步详细描述。

球窝接头组件20还包括球头螺栓46，球头螺栓46具有球形部分48和柄部分50。球形部分48容纳在壳体26的开孔中，并且柄部分50通过开口端伸出壳体26，用于与轴22连接。球头螺栓46的球形部分48具有半球形弯曲的外部表面，其外径类似于壳体26的内壁40的恒定直径，使得球形部分48的赤道与内壁40直接接触或接近中心轴线A三百六十度(360°)接触。这允许在车辆的操作期间，径向载荷在球头螺栓46和壳体26之间直接传递。然而，球部48和内壁40之间的接触足够松弛，以允许球头螺栓46在车辆操作期间相对于壳体26绕中心轴线A旋转。还应当理解，当球窝接头组件20安装在车辆上时，取决于球头螺栓46的定向，球形部分48和内壁40之间的接触可能不是沿着球形部分48的赤道。

返回参照图3，在示例性实施例中，衬套52插入在球头螺栓46的柄部分50和轴22的开口之间。衬套52具有偏心定位的开口，用于允许附接的车轮的外倾角通过使套管52相对于转向节22旋转来调节转向节22。球头螺栓46优选地制成单件金属，例如钢或合金钢，但是可以采用任何合适的材料，并且球头螺栓46可以通过任何合适的工艺成形。优选地由诸如橡胶的弹性材料制成的防尘罩54密封抵靠壳体26的外壁和球头螺栓46的柄部分50，以将润滑剂容纳在内孔中并将污染物保持在内孔之外。防尘罩54可采用任何合适的配置。

一对轴承56，58(下文称为上轴承56和下轴承58)设置在壳体26的内孔中，并均插入球头螺栓46的球形部分48和内壁40之间。轴承56，58中的每一个具有弯曲的内支承表面60，62，其与球头螺栓46的球形部分48的外部表面可滑动地接触，以允许球头螺栓46和壳体26相对于彼此旋转和铰接，例如，当将球窝接头组件20与车辆的轴22和转向节24连接时。如图所示，弯曲的上支承表面60与球形部分48的上半球面对面接触，并且弯曲的下支承表面62与球形部分48的下半球面对面接触。

上轴承56和下轴承58在壳体的开孔中通过间隙彼此轴向间隔开，并且球头螺栓46的球形部分48的外表面与内壁40之间的接触发生在该间隙内。上轴承56和下轴承58和/或球头螺栓46的球形部分48的外表面可设置有一个或多个润滑剂槽(未示出)，用于改善开孔内的润滑流动。上轴承56和下轴承58的形状和结构优选相同，以通过规模节约降低制造成本。上轴承56和下轴承58优选地由金属制成，例如钢或合金钢，但是可以替代地由包括某些塑料的任何合适的材料制成，并且可以通过任何合适的工艺或多个工艺成形。

上轴承56和下轴承58中的每一个还具有外支承表面64，66，外轴承表面64，66具有大致恒定的外径，该外径稍微小于壳体26的内壁40的直径，使得内壁40沿径向方向约束上轴承56和下轴承58，但允许上轴承56和下轴承58相对于壳体26在轴向方向上浮动或移动。

在球窝接头组件20的第一示例性实施例中，邻近开孔的开口端的壳体26的顶部边缘变形(例如，通过锻造)以呈现径向向内延伸的唇缘68，其部分地封闭开口端，以将轴承套38，上轴承56和下轴承58，以及球孔螺栓46的球形部分48限定在内孔中。在锻造操作完成之后，轴承套38在轴向方向上从下壁42延伸到壳体26的唇缘68的固定长度。

球窝接头组件20还包括一对环形的偏置元件70,72(下文中称为上偏置元件70和下偏置元件72)，它们设置在壳体26的内孔中并且在球窝接头组件20安装在车辆中之前和期间，沿轴向方向自动对中球头螺栓46。具体地，下偏置元件72夹在壳体26的下壁42和下轴承58的平坦下表面之间并与之直接接触，并且上偏置元件70夹在唇缘与上轴承56的平坦上表面之间并与之直接接触。在球窝接头组件20的该示例性实施例中，上偏置元件70和下偏置元件72由弹性和可压缩材料制成，并且在锻造在壳体26的开口端时略微弹性压缩。可选地，上偏置元件70和下偏置元件72可以是金属弹簧，例如波形弹簧。

当在锻造操作之后被压缩时，下部偏置元件72施加向上偏置力，其将下轴承58的弯曲下支承表面62偏压抵靠球形部分48的下半球，并且上偏置元件70施加向下偏置力，使上轴承56的弯曲的上支承表面60抵靠球形部分48的上半球。来自偏置元件70,72的偏置力彼此相反以使球头螺栓46朝向静止位置偏置，如图4所示，允许球头螺栓46在使用前相对于壳体26轴向移动。偏置元件70,72优选地是具有相等或基本相等的弹簧常数的低负载偏置元件，使得需要最小的力来使球头螺栓46相对于壳体26轴向移动并且使得运动导致偏置元件70,72之间的最小力差异。也就是说，当球头螺栓46从静止位置轴向移动时，来自进一步压缩偏置元件70,72中的一个的增加的偏置力和来自未压缩另一个偏置元件70,72的减小的偏置力将是最小的。因此，仅导致扭矩的轻微增加将使球头螺栓46和壳体26相对于彼此旋转。

在将球窝接头组件20安装在车辆上时，上偏置元件70和下偏置元件72允许球头螺栓46的轴向位置在由偏置元件70，72和轴承56，58建立的约束内相对于壳体26移动，防止球窝接头组件20被约束。例如，图5示出了球头螺栓46已经移动得更靠近壳体26的唇缘68，图6示出了球头螺栓46已经移动得更靠近壳体26的下壁42。

本发明的另一方面涉及一种制造球窝接头组件20的方法，例如图1-6中所示和上面讨论的球窝接头组件20。该方法的示例性实施例包括准备壳体26的步骤。该方法继续将下偏置元件72插入壳体26的开孔中的步骤。该方法继续将下轴承58插入内孔的步骤，使得其外支承表面66与壳体26的内壁40可滑动地接触。该方法继续将球头螺栓46的球形部分48插入壳体26的开孔中的步骤，使得球形部分48的外部表面与下轴承58的弯曲的下支承表面62可滑动地接触。该方法继续将上轴承56插入开孔中的步骤，使得弯曲的上支承表面60与球头螺栓46的球形部分48的外部表面可滑动地接触，并使得上轴承56的外支承表面64与壳体26的内壁4可滑动地接触。该方法继续进行将上偏置元件70插入壳体26的开孔中的步骤。该方法继续进行部分地封闭壳体26的开口端的步骤，例如通过锻造，以提供径向向内延伸的唇缘68，该唇缘68将球头螺栓46的球形部分48，轴承套38，轴承56,58和偏置元件70,72限制在内孔中。该方法继续压缩第一和第二偏置元件70,72的步骤，以使弯曲的上支承表面60和下支承表面62抵靠球头螺栓46的球形部分48的外表面偏置。优选地，部分地封闭壳体26的开口端引起第一和第二偏置元件70,72的压缩。示例性方法还包括将壳体26与转向节24和轴22可操作地连接的步骤。

球窝接头组件120的替代实施例总体上在图7中示出，其具有相同的数字，由前缀“1”区分，表示与第一示例性实施例相对应的部件。第二实施例与第一实施例的区别在于，壳体126被制成金属的单部件，例如气体碳化AISI 1018钢。该替代实施例的壳体126还具有两个开口端，在一个端部处具有径向向内延伸并加工(未锻造或以其他方式变形)的唇缘168，并且在邻近另一端的内壁中形成有周向凹槽174。轴承156，158，偏置元件170，172和球头螺栓146的球形部分148都通过开口端与凹槽174一起插入开孔中。以截头圆锥形状开始的盖板176然后扁平成与圆周凹槽174接合以封闭壳体126的端部并将轴承156，158，偏置元件170，172和球形部分148限制在开孔中。

显然，鉴于上述教导，本发明的许多修改和变化都是可能的。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于具体描述的方式实施。还应该理解，术语“上”，“下”和“底”是指图中所示的本发明的使能实施例的取向，并不意味着需要任何特定的取向。另外，应该理解，所有权利要求和所有实施例的所有特征可以彼此组合，只要它们不相互矛盾即可。

Claims (15)

1.一种球窝接头组件，包括：

具有内壁的壳体，所述内壁围绕沿中心轴线延伸的开孔；

球头螺栓，具有容纳在所述壳体的所述开孔中的球形部分和通过所述壳体的开口端突出所述开孔的柄部分；

一对轴承，设置在所述壳体的所述内孔中，并插入在所述球头螺栓的所述球形部分和所述内壁之间，每一所述轴承具有与所述球头螺栓的所述球形部分面对面接触的弯曲的内支承表面，以用于允许所述球头螺栓和所述壳体相对于彼此旋转和铰接，并且，每一所述轴承还具有与所述壳体的所述内壁可滑动接触的外支承表面；以及

一对偏置元件，用于将所述轴承沿相反的轴向方向偏压在所述球头螺栓的所述球形部分上，使得所述球头螺栓在使用所述球窝接头组件之前可相对于所述壳体在所述轴向方向移动。

2.如权利要求1所述的球窝接头组件，其中，所述球形部分与所述内壁接触，并在使用所述球窝接头组件之前以所述轴向方向沿所述内壁可滑动。

3.如权利要求1所述的球窝接头组件，其中，所述壳体包括轴承套，所述轴承套界定所述内壁。

4.如权利要求1所述的球窝接头组件，其中，所述偏置元件均由弹性可压缩的材料制成。

5.如权利要求1所述的球窝接头组件，其中，所述壳体具有位于开孔一端的下壁，并且其中，所述偏置元件中的一个夹设在所述轴承中的一个的平坦表面和所述壳体的所述下壁之间。

6.如权利要求5所述的球窝接头组件，其中，所述壳体变形以呈现与所述下壁相对的径向向内延伸的唇缘，并且其中，所述偏置元件中的一个夹设在所述轴承中的一个的平坦表面和所述壳体的所述唇缘之间。

7.如权利要求1所述的球窝接头组件，其中，所述壳体的所述内壁具有沿其整个长度的恒定的直径。

8.如权利要求1所述的球窝接头组件，还包括与所述壳体固定的盖板，并且其中，所述偏置元件中的一个夹设在所述盖板和所述轴承的一个之间。

9.一种制造球窝接头组件的方法，包括以下步骤：

准备具有内壁的壳体，所述内壁围绕沿中心轴线延伸的开孔；

将第一偏置元件插入所述开孔中；

将具有第一弯曲支承表面和第一外表面的第一轴承插入所述开孔中，使得所述第一外表面与所述壳体的所述内壁可滑动接触；

将球头螺栓的球形部分插入到所述开孔中，使得所述球形部分的外部表面与所述第一轴承的所述第一弯曲支承表面可滑动接触；

将具有第二弯曲支承表面和第二外表面的第二轴承插入所述内孔中，使得所述第二弯曲支承表面与所述球形部分的外部表面可滑动接触，并使得所述第二外表面与所述壳体的内壁可滑动接触；

将第二偏置元件插入所述开孔中；

至少部分地封闭所述壳体的开端；

压缩所述第一偏置元件和第二偏置元件，以相对于所述球头螺栓的所述球形部分和所述外部表面偏置所述第一轴承的所述第一弯曲支承表面和所述第二轴承的所述第二弯曲支承表面；以及

其中，在所述至少部分地封闭所述壳体的开端的步骤之后，紧接着，所述球头螺栓可在轴向方向上相对于壳体运动。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述壳体具有主体部件，并进一步包括将所述壳体的轴承套插入所述主体部件的开口中的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述至少部分地封闭所述壳体的开端的步骤进一步界定为锻造所述壳体的一个轴向端部以提供径向向内延伸的唇缘。

12.如权利要求9所述的方法，进一步其中，所述至少部分地封闭所述壳体的开端的步骤引起压缩所述第一偏置元件和所述第二偏置元件的步骤。

13.如权利要求9所述的方法，其中，所述至少部分地封闭所述壳体的开端的步骤被进一步地界定为将盖板压入形成在所述壳体的内壁中的凹槽中。

14.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一偏置元件和所述第二偏置员均由弹性可压缩的材料制成。

15.如权利要求11所述的方法，其中，还包括沿轴向沿着所述壳体的所述内壁在轴向方向滑动所述球头螺栓的所述球形部分的步骤。