CN113227590B - 窝式组件及窝式组件的制造方法 - Google Patents

Abstract

组件包括具有内孔的壳体和具有球部分的球头螺栓，该球部分具有相对的第一和第二半球。轴承组件被布置在壳体的内孔中，并且呈现弯曲的第一轴承表面，该表面仅与球部分的第一半球为可滑动接触。球窝式组件还包括弯曲的第二轴承表面，该第二轴承表面存在于与轴承组件不同的部件上，并且与球部分的第二半球为可滑动接触。轴承组件具有塑料部分和多个金属区段。金属区段共同限定了第一轴承表面并且与塑料部分固定地附接。塑料部分允许金属区段单独地相对彼此移动以座落抵靠球头螺栓的球部分。

Description

窝式组件及窝式组件的制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月8号提交的，申请号为16/296，969的，名称为“窝式组件及窝式组件的制造方法(socket assembly and method of making a socket assembly)”的美国临时申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及窝式组件，更具体地，涉及用于车辆悬架和转向系统的窝式组件。

背景技术

用于车辆悬架和转向系统中的这类型球窝式组件通常包括可相对壳体移动的球头螺栓。这种球窝式组件通常包括一个或多个轴承，该轴承位于壳体内并且与球头螺栓的球部分可滑动接触以促进球头螺栓相对于壳体的旋转。轴承通常由金属或硬塑料材料制成。

与塑料轴承相比，带有金属轴承的球窝式组件通常具有改进的耐用性和承载能力。另一方面，与金属轴承相比，塑料轴承的制造成本通常较低，并且提供改进的公差相容性。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种球窝式组件。该组件包括具有内孔的壳体。该组件还包括球头螺栓，该球头螺栓具有带相对的第一和第二半球的球部分。轴承组件被放置在壳体的内孔中。该轴承组件呈现弯曲的第一轴承表面，该表面仅与球部分的第一半球为可滑动接触，以允许球头螺栓和壳体相对彼此旋转和环接。球窝式组件还包括弯曲的第二轴承表面，该表面呈现在与轴承组件的不同部件上，并且与球部分的第二半球为可滑动接触。轴承组件具有塑料部分和多个金属区段。金属区段共同地限定了第一轴承表面，并且与塑料部分固定地附接。塑料部分允许金属区段单独地相对于彼此移动以座落抵靠球头螺栓的球部分。

轴承表面的区段式结构允许轴承表面的不同部分单独地座落抵靠球头螺栓的球部分，从而改善在轴承组件和球部分之间的表面对表面的接触，并且改进在球头螺栓和轴承组件之间的力分布。轴承表面的金属结构允许提高的耐用性和改善的拉出强度，并且塑料部分允许改进的公差相容性。

根据本发明的另一方面，金属区段不是彼此整体地连接的。

根据本发明的又一方面，金属区段彼此是一体的并且通过连接器彼此互连，连接器是柔性的以允许金属区段相对彼此移动。

根据本发明的另一方面，壳体的内表面限定了弯曲的第二轴承表面。

根据本发明的又一方面，球窝式组件还包括由弹性可压缩的材料制成的预加载构件，其被弹性地压缩以将支承轴承的弯曲的第一轴承表面偏倚紧靠球头螺栓的球部分。

根据本发明的另一个方面，预加载构件被夹在支承轴承的塑料部分和盖板之间。

根据本发明的又一方面，多个金属区段被进一步限定为四至八个金属区段。

本发明的另一方面涉及一种包括带内孔的壳体和具有球部分的球头螺栓的球窝式组件。球窝式组件还包括带有塑料部分和多个金属区段的轴承组件。金属区段与塑料部分固定地附接，并且金属区段共同地限定了弯曲的轴承表面，该轴承表面与球头螺栓的球部分为可滑动接触，以允许球头螺栓和壳体相对彼此旋转和环接(articulate)。金属区段彼此间隔开并且单独地座落抵靠在球头螺栓的球部分。

本发明的又一方面涉及一种制造球窝式组件的方法。该方法包括步骤：将共同限定弯曲的轴承表面的金属区段与塑料部分固定地附接，并且形成轴承组件。该方法通过以下步骤继续：将轴承组件作为预组装单元插入至壳体的内孔中。与插入轴承组件至壳体的内孔中的步骤分开，该方法通过以下步骤继续：将球头螺栓的球部分插入至壳体的内孔中，并在球部分和轴承组件的弯曲轴承表面之间建立可滑动的接触。响应于在球头螺栓的球部分与轴承组件的弯曲轴承表面之间建立可滑动接触，使金属区段中的至少一个相对于其他金属区段移动，以将至少一个金属区段单独地座落抵靠球头螺栓的球部分。

根据本发明的另一方面，方法还包括将预加载构件插入至壳体的内孔中的步骤。

根据本发明的又一方面，方法还包括弹性地压缩预加载构件的步骤。

根据本发明另一方面，金属区段最初彼此为一体，并且通过多个连接器彼此互连。

根据本发明的又一方面，该方法还包括断开连接器的步骤以允许金属区段相对彼此移动。

根据本发明的另一方面，该方法还包括拉伸连接器的步骤以允许金属区段相对彼此移动。

附图说明

本发明的这些和其他特征及优点很容易被理解，当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述可以理解这些和其他特征及优点，其中：

图1是控制臂组件的透视图，该控制臂组件包括根据本发明的第一实施例构造的球窝式组件；

图2是球窝式组件的第一实施例的局部剖视图；

图3是球窝式组件的第一实施例的爆炸和局部剖视图；

图4是图2和3的球窝式组件的支承轴承的剖视图，其中支承轴承具有整体连接的塑料和金属部分；

图5是图4的支承轴承的金属部分的透视图；和

图6是从与图5不同的视图截取的支承轴承金属部分的另一个透视图。

具体实施方式

参照附图，其中在多个视图中相同的数字表示对应的部件，图1大致示出了包括改进的球窝式组件22的第一示例性实施例的控制臂组件20。该实施例为拉力负载球窝接头，其被配置为使控制臂主体24与车辆的前悬架组件中的转向节(未示出)连接，但是球窝式组件22可以替代地被配置为压缩负载的球窝接头或者带轴向中性载荷的球窝接头。尽管在示例性实施例中显示为控制臂组件20中的组件，但应当理解的是，球窝式组件22可用于其他汽车应用(例如在拉杆端)和一系列非汽车应用。

现在参考图2和图3，窝式组件包括具有内表面和外表面的壳体26。该内表面具有沿着中心轴线A从第一端28延伸至开放的第二端30的内孔。该内孔在第一端28处通过盖板32封闭。虽然未示出，但是盖板32可以具有容纳润滑脂嘴(也称为滑脂枪注油嘴)的润滑剂开口，用于在制造球窝式组件22时和其例行维护期间将润滑剂(例如，润滑油)引导到内孔中。壳体26优选由金属(例如，钢或合金钢)制为整体件，并且可以通过任何合适工艺或工艺的组合成型，包括例如对坯料进行锻造、铸造和机加工等。在示例性实施例中，壳体26为筒式壳体26，因为其被配置为插入至控制臂主体24的开口中(如图1所示)。但是，壳体26可以替代地与另一部件(例如，拉杆端部)制成一体。在示例性的实施例中，在球窝式组件22的制造过程中，盖板32被容纳在壳体26的第一端28的沉孔中，并且壳体26被径向地向内锻压以捕获内孔中的盖板32及其他下述部件。

球窝式组件22还包括带有球部分38和杆部分40的球头螺栓36。球部分38被完全地布置在壳体26的内孔中，并且杆部分40通过开口的第二端30伸出壳体26。球部分38具有大致半球形弯曲的外表面，球部分38可以具有成形在其中的一个或多个润滑剂凹槽。球头螺栓36可以由金属(例如，钢或合金钢)制成单个的整体件，并且可通过任何合适的工艺或工艺的组合成型(例如，锻造和机加工)。

在示例性实施例中，支承轴承42被布置在壳体26的内孔中，并且轴向地定位在球头螺栓36的球部分38和盖板32之间，即从杆部分40起在球部分38相反的一侧。支承轴承42具有半球形弯曲的第一轴承表面44。第一轴承表面44的弯曲与球部分38的弯曲匹配，使得球部分38可以相对于支承轴承42环接和旋转。在示例性实施例中，第一轴承表面44仅与球头螺栓36的球部分38的第一半球可滑动接触。壳体26的内表面限定了第二轴承表面46，第二轴承表面46也为半球形弯曲，并且仅与球部分38的第二半球(与第一半球相对)可滑动接触。替代地，第二轴承表面46可以是出口轴承(未示出)的一部分，出口轴承为与壳体26分开的部件。第一和第二轴承表面44，46在球部分38的赤道上通过开放间隙彼此轴向地间隔开，使得第一和第二轴承表面44，46仅接触球部分的相对的半球。第一和第二轴承表面44，46中的一个或两个可以设置有润滑剂凹槽，以允许润滑剂通过球窝式组件22的内部进行分配，用于润滑球头螺栓36的球部分38与第一和第二轴承表面44，46之间的表面对表面的接触。

球窝式组件22还包括防尘罩48，该防尘罩将球头螺栓36和壳体26彼此密封，以将润滑剂保持在球窝式组件22的内部并防止污垢物离开球窝式组件22的内部。防尘罩48从与壳体26外表面处于流体密封关系的第一端28延伸至与球头螺栓36的杆部分40处于流体密封关系的第二端30。

另外地参考图4-6，支承轴承42为包括塑料部分50和金属部分52的轴承组件。塑料部分50包覆成型在金属部分52上，以在支承轴承42被安装到壳体26中之前使这些部件固定地附接在一起。在示例性实施例中，金属部分52具有多个突出物54，突出物54从金属部分52的背表面远离第一轴承表面44轴向地延伸，以改善在塑料和金属区域50，52之间的包覆成型连接。这允许在球窝式组件22的制造过程中预组装支承轴承42并使其作为完整的单元插入至壳体26中。

为了通过减少磨损来提高球窝式组件22的耐用性和承载能力，仅有金属部分52限定了与球头螺栓36的球部分38接触的第一轴承表面44，即塑料部分50不与球部分38接触。为了提高球窝式组件22的公差相容性，塑料部分50由具有比金属部分52的金属更大的弹性的聚合材料制成，即塑料部分50的材料比金属部分52的材料具有更低的杨氏模量。塑料部分50在径向和轴向方向上使金属部分52与壳体26分离，使得当塑料部分50在球窝式组件22的操作过程中传递球头螺栓36和壳体26之间的冲击力时，塑料部分50可以弹性地弯曲以吸收能量。如下文进一步详细讨论的，塑料部分50还允许金属部分52的第一轴承表面44更好地座落抵靠球头螺栓36的球部分38。优选选择塑料部分50的聚合物材料以为球窝式组件22提供期望的机械性能，例如弹性拉伸强度模量和熔点等。例如，在示例性实施例中，塑料部分的聚合物材料为硅、尼龙或乙缩醛(也称为迭尔林)。在示例性实施例中，支承轴承42的塑料部分50包括环形突出物56，该环形突出物在远离球头螺栓36的方向突出并与盖板32接触。

金属部分52被分成彼此圆周间隔开的多个区段58，并且塑料部分50的聚合物材料的弹性允许金属区段58在装配球窝式组件22的过程中在壳体26的内孔内相对彼此移动，并且使第一轴承表面44的金属区段各自的部分单独地座落抵靠球头螺栓36的球部分38。相较于非区段式的支承轴承，由于球部分38的弯曲与第一轴承表面44之间的不完整，这允许了改进的表面对表面的接触和在支承轴承42与球头螺栓36之间的改进的力分布。区段58之间的间隔还允许球窝式组件22内部的润滑剂的改进分配，以更好地润滑球头螺栓36的球部分38和第一及第二表面44，46的表面对表面的接触。

在示例性实施例中，支承轴承42的金属部分52最初制成单个整体件，其中金属区段58彼此间隔开并通过多个金属薄带形式的连接器60，62而互连。连接器60，62允许金属部分52在注射模塑操作期间作为单个工件插入并保持在注塑成型模具(未示出)中，以形成塑料部分50并且使塑料部分50和金属部分52固定地附接一起。如图5和图6所示，在示例性实施例中，金属部分52包括在金属部分52的一轴向端处将金属区段58互连的多个第一连接器60和在金属部分52的相对的轴向端处将金属区段58互连的多个第二连接器62。因此，每个金属区段58在两个位置处与两个毗邻的金属区段58一体地连接。在示例性实施例中，第一连接器60可以帮助突出物54用塑料部分50固定支承轴承42的金属部分52。

连接器60，62可以被设计成拉伸或弯曲以允许金属区段58相对彼此移动而连接器60，62不断裂，或者可以被设计成在球窝式组件22被制造并向其施加负载后连接器60，62断裂。在金属区段58被配置为弯曲的情况下，支承轴承42的金属部分52在球窝式组件22被组装后将保持整体。另一方面，如果连接器60，62为易碎的并且被配置为断裂，则在其断裂后，支承轴承42的金属部分52将不再是整体的。金属部分52优选地由钢或合金制成并且优选地通过压铸和/或机加工操作制成。

在示例性实施例中，由弹性材料(例如橡胶或者类橡胶材料)制成的预加载构件64被夹在支承轴承42和盖板32之间。替代地，预加载构件可以是金属弹簧，例如碟形弹片。当球窝式组件22完成时，预加载构件64被弹性地压缩以在支承轴承42上施加偏压力，从而使支承轴承42的第一轴承表面44偏倚紧靠在球头螺栓36的球部分38。通过维持支承轴承42和球头螺栓36之间的表面对表面的接触(当这些部件在球窝式组件22的使用寿命期间磨损时)，这提高了球窝式组件22的耐用性。在示例性实施例中，预加载构件64为环形形状并且其与环形间隙围绕支承轴承42的塑料部分50上的突出物56，该环形间隙将突出物56和预加载构件64分开。替代地或另外地，支承轴承42的塑料部分50本身可起到紧靠球头螺栓36的球部分38对第一轴承表面44预加载，而无需分离的预加载构件64的作用。塑料部分50的几何形状和材料可以特别地选择以在球头螺栓36的球部分38上施加期望的预加载力。

本发明的另一个方面涉及一种制造球窝式组件22的方法，例如图2和3所示的球窝式组件22。该方法包括将金属区段58与塑料部分50固定地附接以形成支承轴承42的步骤。该方法通过以下步骤继续：将支承轴承42作为预组装单元插入至壳体26的内孔中。与插入支承轴承42至壳体26的内孔中的步骤分开，该方法包括以下步骤：将球头螺栓36的球部分38插入至壳体26中，并在球部分38和支承轴承42的第一轴承表面之间建立可滑动接触。响应于在球头螺栓36的球部分38与支承轴承42的第一轴承表面44之间建立可滑动接触，该方法继续进行以下步骤：使金属区段58中的至少一个相对于其他金属区段58移动，以将至少一个金属区段58单独地座落抵靠球头螺栓36的球部分38。优选地，该方法还包括以下步骤：将预加载构件64插入至壳体26的内孔中，并弹性地压缩预加载构件64。

该方法还可以包括以下步骤：断开金属区段58之间的连接器60，62，以允许金属区段58相对于彼此移动，或者拉伸连接器60，62以允许金属区段58相对彼此移动，从而单独地座落抵靠球头螺栓36的球部分38。

明显地，根据上述教导，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。另外地，应当理解的是所有权利要求和所有实施例的所有特征可以彼此组合，只要它们不互相矛盾即可。

Claims (15)

1.一种球窝式组件，所述球窝式组件包括：

壳体，其具有内孔；

球头螺栓，其具有带相对的第一半球和第二半球的球部分；

轴承组件，其布置在所述壳体的所述内孔中，并且具有弯曲的第一轴承表面，所述第一轴承表面仅与所述球部分的所述第一半球可滑动接触，用于允许所述球头螺栓和所述壳体相对彼此旋转和环接；

弯曲的第二轴承表面，其存在于与所述轴承组件不同的部件上，并且与所述球部分的所述第二半球可滑动接触；并且

所述轴承组件包括塑料部分和多个金属区段，所述金属区段共同地限定所述第一轴承表面，所述塑料部分包覆成型在金属区段的突出物上，从而将所述金属区段与所述塑料部分固定地附接，并且所述塑料部分允许所述金属区段单独地相对彼此移动并座落抵靠所述球头螺栓的所述球部分；并且其中所述金属区段之间由断裂的连接器隔开。

2.根据权利要求1所述的球窝式组件，其特征在于，所述金属区段彼此并不整体地连接。

3.根据权利要求1所述的球窝式组件，其特征在于，所述壳体的内表面限定了所述弯曲的第二轴承表面。

4.根据权利要求1所述的球窝式组件，所述球窝式组件还包括由弹性可压缩的材料制成的预加载构件，将所述预加载构件弹性地压缩以使所述轴承组件的所述弯曲的第一轴承表面偏倚紧靠所述球头螺栓的所述球部分。

5.根据权利要求4所述的球窝式组件，其特征在于，所述预加载构件夹在所述轴承组件的所述塑料部分和盖板之间。

6.根据权利要求1所述的球窝式组件，其特征在于，所述轴承组件的所述多个金属区段被限定为四至八个金属区段。

7.一种球窝式组件，所述球窝式组件包括：

壳体，其具有内孔；

球头螺栓，其具有球部分；

轴承组件，其包括塑料部分和多个金属区段，所述塑料部分包覆成型在金属区段的突出物上，从而将所述金属区段与所述塑料部分固定地附接，并且所述金属区段共同限定了弯曲的轴承表面，所述弯曲的轴承表面与所述球部分为可滑动接触，以允许所述球头螺栓和所述壳体相对彼此旋转和环接；并且

所述金属区段彼此间隔开并且所述塑料部分允许金属区段相对彼此移动并且单独地座落抵靠所述球头螺栓的所述球部分，并且所述金属区段之间由断裂的连接器隔开。

8.根据权利要求7所述的球窝式组件，其特征在于，所述金属区段彼此并不整体地连接。

9.根据权利要求7所述的球窝式组件，所述球窝式组件还包括由弹性可压缩材料制成的预加载构件，将所述预加载构件弹性地压缩以使所述轴承组件的弯曲的第一轴承表面偏倚紧靠在所述球头螺栓的所述球部分。

10.根据权利要求7所述的球窝式组件，其特征在于，所述壳体的内表面限定了弯曲的第二轴承表面。

11.根据权利要求9所述的球窝式组件，其特征在于，所述预加载构件夹在所述轴承组件的所述塑料部分和盖板之间。

12.根据权利要求7所述的球窝式组件，其特征在于，所述轴承组件的所述多个金属区段被限定为四至八个金属区段。

13.一种制造球窝式组件的方法，所述方法包括步骤：

将塑料部分在多个金属区段的突出物上包覆成型，从而将所述多个金属区段与所述塑料部分固定地附接以形成轴承组件，所述金属区段限定了弯曲的轴承表面，并且多个金属区段最初是整体的，并通过多个连接器相互连接；

将所述轴承组件作为预组装的单元插入至壳体的内孔中；

与插入轴承组件至壳体的内孔中的步骤分开，将球头螺栓的球部分插入至壳体的内孔中，并在球部分和轴承组件的弯曲的轴承表面之间建立可滑动接触；并且

响应于在球头螺栓的球部分与轴承组件的弯曲的轴承表面之间建立可滑动接触，使所述连接器断裂并且使金属区段中的至少一个相对于其他金属区段移动，以使至少一个金属区段单独地座落抵靠球头螺栓的球部分。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括将预加载构件插入至壳体的内孔中的步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括弹性地压缩预加载构件的步骤。