CN114922896B - 一种双球座的汽车球铰结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双球座的汽车球铰结构，属于汽车球铰产品设计开发领域，包括球销体、内球座、外球座和球销套，所述球销体的球头设置在球销套内，所述内球座和外球座均位于球销体与球销套之间且外球座设置在内球座的外部，所述内球座与外球座过渡配合，所述内球座的强度高于外球座的强度且所述内球座的弹性模量小于外球座的弹性模量。本发明能够从汽车球铰功能的本源出发，实现汽车球铰的低启动力矩、高刚度和高耐磨性能。

Description

一种双球座的汽车球铰结构

技术领域

本发明涉及汽车球铰产品设计开发技术领域，具体而言，涉及一种双球座的汽车球铰结构。

背景技术

汽车球铰是汽车悬架重要的安全零部件，从汽车球铰功能的第一性原理来说，就是不断的追求汽车球铰的低启动力矩(启动力矩与工作力矩的比值越小越好)，同时具备高刚度和高耐磨性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双球座的汽车球铰结构，其能够从汽车球铰功能的本源出发，实现汽车球铰的低启动力矩、高刚度和高耐磨性能。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种双球座的汽车球铰结构，包括球销体、内球座、外球座和球销套，所述球销体的球头设置在球销套内，所述内球座和外球座均位于球销体与球销套之间且外球座设置在内球座的外部，所述内球座与外球座过渡配合，所述内球座的强度高于外球座的强度且所述内球座的弹性模量小于外球座的弹性模量。

进一步地，所述内球座由聚甲醛材质制成。

进一步地，所述外球座由PA66+15％GF材质制成。

进一步地，所述内球座的球心径向壁厚为0.8±0.05mm。

进一步地，所述外球座的球心径向壁厚为1.0±0.05mm。

进一步地，所述外球座和内球座的内壁上均环向开设有应力释放槽，所述应力释放槽与外球座的球心位于同一水平高度。

进一步地，所述球销体和球销套均为钢材质制成。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1、本发明通过将聚甲醛制成的内球座与PA66+15％GF材质制成的外球座配合使用，使外球座和内球座的弹性应变模量远小于球销体和球销套的弹性应变模量，因而能够降低汽车球铰的启动力矩。

2、本发明通过将内球座的球心径向壁厚设置为0.8±0.05mm，相比于通用性球座壁厚1.2mm～1.6mm小，使内球座能够更好地与球销体相贴合，使球座球面副接触面微凸体越易发生塑性流动，从而降低静摩擦系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的双球座的汽车球铰结构的爆炸视图；

图2为本发明内球座和外球座的剖视图；

图3为图2的A部放大视图；

图标：1-球销体，11-球头，2-内球座，3-外球座，4-球销套，5-应力释放槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

以下结合具体实施例进一步说明，参照图1-图3所示，本发明为一种双球座的汽车球铰结构，包括球销体1、内球座2、外球座3和球销套4，球销体1的球头11安装球销套4内，内球座2和外球座3均安装在球销体1与球销套4之间且外球座3位于内球座2的外部。内球座2与外球座3之间配合良好，属于过渡配合，内球座2的强度高于外球座3的强度且内球座2的弹性模量小于外球座3的弹性模量。

具体的，本实施例中内球座2由聚甲醛材质制成，外球座3由PA66+15％GF材质制成，内球座2和外球座3这种双球座结构在球铰通过匹配收口后达到要求的工作力矩，此时通过力传递可知E外*ε外＝E内*ε内，由于聚甲醛材质的弹性模量为2.6Gpa，而PA66+15％GF材质的弹性模量为8.3Gpa，可见内球座2的弹性模量小于外球座3的弹性模量，因而内球座2的应变大于外球座3的应变，从而能够提高对球销体1的贴合度，从而提高与球销体1之间的真实接触面积；当内球座2发生一定的磨损时，外球座3能够发生一定的形变并向内球座2施加压力，从而使内球座2依然贴合在球销体1上。

由于外球座3为由PA66+15％GF材质制成，具有较高的刚性，但又不是刚体，汽车球铰达到要求工作力矩条件下对球铰整体的刚性贡献大，表现为汽车球铰高刚性，同时外球座3不参与球面副磨损，又能对内球座2起自补偿作用。

球销体1和球销套4均为钢材质制成，外球座3和内球座2的弹性应变模量远小于球销体1和球销套4的弹性应变模量，即外球座3、内球座2相比于球销和球销套4为柔性体，因而能够降低汽车球铰的启动力矩。

本实施例中内球座2的球心径向壁厚为0.8±0.05mm，相比于通用性球座壁厚1.2mm～1.6mm小很多，因而内球座2与球销体1之间贴合度更好，同时能够使内球座2的应变更大，根据摩擦学理论：汽车球铰启动力矩主要受静摩擦系数影响，同一法向载荷下球座塑性指数越大(应变越大)，球座球面副接触面微凸体越易发生塑性流动，导致静摩擦系数越小，表现为同等工作力矩条件下，双结构球座启动力矩更小。

本实施例中外球座3的球心径向壁厚为1.0±0.05mm，从注塑成型加工过程而言，球形径向壁厚在1.0mm-2.0mm能够保证外球座3稳定成型；而从节约材料的角度而言，外球座3的球心径向壁厚越小，即能够用更少的材料。

外球座3和内球座2的内壁上均环向开设有应力释放槽5，应力释放槽5与外球座3的球心位于同一水平高度；由于球心高度以上为内球座2和外球座3的收口变形部位，收口变形部位受到的应力较为集中，通过开设应力释放槽5，以便于防止内球座2和外球座3发生破裂。

本实施例的工作原理为：通过将聚甲醛制成的内球座2与PA66+15％GF材质制成的外球座3配合使用，使外球座3和内球座2的弹性应变模量远小于球销体1和球销套4的弹性应变模量，因而能够降低汽车球铰的启动力矩。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双球座的汽车球铰结构，其特征在于：包括球销体(1)、内球座(2)、外球座(3)和球销套(4)，所述球销体(1)的球头(11)设置在球销套(4)内，所述内球座(2)和外球座(3)均位于球销体(1)与球销套(4)之间且外球座(3)设置在内球座(2)的外部，所述内球座(2)与外球座(3)过渡配合，所述内球座(2)的强度高于外球座(3)的强度且所述内球座(2)的弹性模量小于外球座(3)的弹性模量；所述内球座(2)由聚甲醛材质制成，所述外球座(3)由PA66+15％GF材质制成；所述内球座(2)的球心径向壁厚为0.8±0.05mm，所述外球座(3)的球心径向壁厚为1.0±0.05mm。

2.根据权利要求1所述的双球座的汽车球铰结构，其特征在于：所述外球座(3)和内球座(2)的内壁上均环向开设有应力释放槽(5)，所述应力释放槽(5)与球头(11)的球心位于同一水平高度。

3.根据权利要求2所述的双球座的汽车球铰结构，其特征在于：所述球销体(1)和球销套(4)均为钢材质制成。

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