CN116792398A - 承窝接头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

具有偏移壳体构造和减小的螺柱直径的承窝接头可以改善转向性能，同时能够与标准车辆部件配合。在一个实施方式中，接头具有偏移构造以及球面轴承，其中中心壳体轴线从中心螺柱轴线径向偏移。在偏移构造的情况，螺柱的尺寸小于典型接头的螺柱尺寸。在一个实施方案中，容置螺柱直径与壳体外径的比率在1:1.5和1:2.72之间。在一些实施方式中，在螺柱上的容置螺柱部分和附接螺柱部分之间存在过渡表面。一个或多个螺旋状油沟槽可位于过渡表面和保持环沟槽之间。保持环沟槽可用于定位将螺柱组件保持在一起的保持环。

Description

承窝接头及其制造方法
技术领域
本发明总体上涉及车辆部件，并且具体地涉及用于转向和悬架系统中的承窝接头。
背景技术
对于一些实心轴车辆实施方式，外倾角(camber)和/或后倾角(caster)的适当调节可能是一个挑战。为了提供这种调节，可以使用其中壳体的中心轴线从螺柱的中心轴线偏移的承窝接头。然而，允许螺柱保持枢转辅助件与对应的车辆部件对准。而且，螺柱应当被允许轴向移动以进一步与配合部件对准。本文所述的承窝接头可用于实现这些目标。
发明内容
根据一个实施方案，提供了一种承窝接头，其包括具有容置螺柱部分和附接螺柱部分的螺柱。螺柱具有延伸穿过容置螺柱部分和附接螺柱部分的中心螺柱轴线。球面轴承至少部分地围绕螺柱，并且壳体至少部分地围绕该轴承。壳体具有中心壳体轴线。中心螺柱轴线和中心壳体轴线彼此径向间隔开。
在一些实施方案中，容置螺柱部分具有容置螺柱直径，并且壳体具有壳体外径，并且容置螺柱直径与壳体外径的比率在1:1.5和1:2.72之间，包括端值在内。
在一些实施方案中，容置螺柱直径与壳体外径的比率在1:2和1:2.5之间，包括端值在内。
在一些实施方案中，容置螺柱部分具有保持环沟槽和至少部分地位于保持环沟槽内的保持环。
在一些实施方案中，在容置螺柱部分上存在油通道沟槽。
在一些实施方案中，油通道沟槽围绕容置螺柱部分螺旋地延伸。
在一些实施方案中，螺柱具有在容置螺柱部分和附接螺柱部分之间的过渡表面，其中容置螺柱部分具有容置螺柱直径并且附接螺柱部分具有附接螺柱直径，容置螺柱直径小于附接螺柱直径。
在一些实施方案中，容置螺柱部分和附接螺柱部分之间的过渡表面相对于壳体的基部表面平行地成角度或至少部分地背离壳体的基部表面成角度。
根据另一个实施方案，提供了一种承窝接头，其包括具有容置螺柱部分的螺柱，该容置螺柱部分具有容置螺柱直径。壳体至少部分地围绕螺柱的容置螺柱部分，该壳体具有壳体外径。容置螺柱直径与壳体外径的比率在1:1.5和1:2.72之间，包括端值在内。
在一些实施方案中，容置螺柱直径与壳体外径的比率在1:2和1:2.5之间，包括端值在内。
在一些实施方案中，螺柱具有延伸穿过容置螺柱部分和附接螺柱部分的中心螺柱轴线，该壳体具有中心壳体轴线，并且中心螺柱轴线和中心壳体轴线彼此径向间隔开。
根据另一个实施方案，提供了一种承窝接头，其包括具有容置螺柱部分、附接螺柱部分和在容置螺柱部分和附接螺柱部分之间的过渡表面的螺柱。容置螺柱部分具有容置螺柱直径，并且附接螺柱部分具有附接螺柱直径，容置螺柱直径小于附接螺柱直径。该接头包括在容置螺柱部分处至少部分地围绕螺柱的壳体，该壳体在顶部表面和基部表面之间延伸。容置螺柱部分和附接螺柱部分之间的过渡表面相对于壳体的基部表面平行地成角度或至少部分地背离壳体的基部表面成角度。
在一些实施方案中，油通道沟槽位于容置螺柱部分上并且在保持环沟槽和过渡表面之间延伸。
在一些实施方案中，油通道沟槽围绕容置螺柱部分螺旋地布置。
根据另一个实施方案，提供了一种承窝接头，其包括具有容置螺柱部分和附接螺柱部分的螺柱。容置螺柱部分具有保持环沟槽。轴承至少部分地围绕螺柱，轴承具有内轴承直径和外轴承直径。壳体至少部分地围绕轴承，并且保持环至少部分地位于保持环沟槽内。保持环具有内保持环直径和外保持环直径，并且外保持环直径大于内轴承直径。
在一些实施方案中，外保持环直径与内保持环直径之间的差小于保持环沟槽的深度。
在一些实施方案中，油通道沟槽位于容置螺柱部分上并且在保持环沟槽和过渡表面之间延伸。
在一些实施方案中，油通道沟槽围绕容置螺柱部分螺旋地布置。
根据一个实施方案，提供了一种制造承窝接头的方法，包括以下步骤：将轴承布置成围绕螺柱；将保持环插入到保持环沟槽中；以及将轴承、螺柱和保持环插入到壳体中的孔口中。一些实施方案可包括对螺柱进行感应热处理的步骤。
在前面的段落中、在权利要求中和/或在下面的描述和附图中阐述的各个方面、实施方案、示例、特征和替代方案可以独立地或以它们的任何组合来采用。例如，在不存在特征不兼容性的情况下，结合一个实施方案公开的特征可应用于所有实施方案。
附图说明
下面将结合附图描述优选的示例性实施方案，其中相同的标号表示相同的元件，并且其中：
图1是根据一个实施方案的具有承窝接头的悬架组件的局部侧视图；
图2是图1的承窝接头的横截面视图；
图3是图1和图2的承窝接头的螺柱的透视图；以及
图4是用于承窝接头(诸如图1至图3中所示的承窝接头)的螺柱的侧视图。
具体实施方式
本文所述的承窝接头和制造方法提供了改进的外倾角和/或后倾角调节，特别是对于实心轴悬架系统。接头壳体的中心轴线与接头螺柱的中心轴线之间的偏移有助于促进这种改进，同时维持用于与对应的车辆部件对准的足够的枢转能力并且维持用于进一步与配合部件对准的足够的轴向游隙。螺柱具有减小的柄部直径，并且在至少一些实施方式中，从柄部的顶部消除头部或球，以促进在偏移壳体中使用球面轴承。典型地，如果壳体孔口偏移，则可以使用锥形轴承和成角度壳体。然而，这些可能更难以制造。本文描述的承窝接头和制造方法可以满足更多的性能要求而不使接头组装过程复杂化。
图1示出了悬架系统10的一个实施方案，该悬架系统具有转向节12和经由承窝接头16连接的上控制臂14。如上所述，当用作具有实心轴的系统10中的上球形接头(balljoint)时，承窝接头16有利地提高性能。然而，承窝接头16可以用于其他构造或实施方式中，特别是那些不具有实心轴的构造或实施方式。此外，与接头16相关的特征部可用于其他接头应用中。因此，根据本文的教导内容，可以制造替代地构造的悬架和/或转向部件。例如，接头16可以包括任何可移动的承窝构造，诸如具有球头螺柱的那些，并且不限于图中所示和本文所述的明确示出的接头。
图2示出了承窝接头16的一个实施方案。承窝接头16包括至少部分地围绕轴承20和螺柱22的壳体18。除了特别示出的之外，壳体18、轴承20和/或螺柱22可包括各种螺纹、沟槽、突出部分等。还可以包括其他特征部，诸如所示的压力杯24、盖板26和油脂配件28。承窝接头16还可包括其他特征部，诸如防尘靴或其他基于操作的特征部，这取决于所需的用途和接头的位置。
壳体18是围绕接头16的内部部件的大致圆柱形部件。壳体18具有壳体外径DH，该壳体外径在壳体的邻近螺柱22的最宽部分处测得。在例示的实施方案中，壳体外径DH是壳体18除径向扩展的装设特征部30之外的最大直径部分。在该实施方案中，壳体外径DH约为1.901英寸，但是如下面更详细描述的，这可以根据悬架系统10的期望的实施方式和规格而变化。壳体18还具有延伸穿过由壳体外径DH限定的圆的几何中心的壳体中心轴线AH。
壳体18具有轴承20和螺柱22位于其中的内部孔口32。除了用于装设盖板26的径向扩展部分34和用于装设轴承20的径向收缩部分36之外，孔口32的大部分是径向一致的。孔口32的径向扩展部分34更靠近壳体18的顶部表面38定位，并且孔口的径向收缩部分36更靠近壳体的基部表面40定位。孔口32偏移，使得壳体18包括第一较厚侧42和第二较薄侧44。因此，孔口AB的轴向延伸通过孔口32的中心的中心轴线从中心壳体轴线AH径向偏移。这种布置可以帮助提供改进的外倾角和/或后倾角调节。然而，为了制造在通常由悬架系统10的需要决定的壳体外径DH的界限内的偏移，内部孔口32需要缩小尺寸，并且相应地孔口内的内部部件也需要按比例缩小尺寸。如本文所详细描述的，这种尺寸缩小同时保持必要的性能属性可能是具有挑战性的。
轴承20位于壳体18的内部孔口32中。轴承20有利地是具有球形外轮廓46的球面轴承。球面轴承20比典型接头的轴承更小，以便有助于促进偏移构造。在例示的示例中，轴承DBO的外径为约1.060英寸，其小于更标准的接头轴承(例如，具有约1.250英寸或更大的轴承直径)。另外，轴承的外径DBO与轴承的内径DBI之间的差小于更标准的接头轴承。在一个示例中，球面轴承20是用于帮助减小摩擦并且增加耐久性的气体渗碳钢轴承，但是其他材料当然也是可能的，诸如碳纤维增强塑料，以此作为一个潜在的示例。此外，与锥形轴承等相比，轴承20的球形外轮廓46可有助于促进更均匀的磨损。然而，为了允许球形外轮廓46，还必须减小螺柱22的尺寸。
图2至图4示出了螺柱22的示例性实施方案。螺柱22具有容置螺柱部分48和附接螺柱部分50。附接螺柱部分50可以进一步细分为中间锥形节段52和螺纹节段54。容置螺柱部分48邻近螺柱22的顶部表面56定位，并且附接螺柱部分50邻近螺柱的基部表面58定位。容置螺柱部分48大致位于壳体18的内部孔口32内，并且附接螺柱部分50从刚好位于壳体的基部表面40下方的过渡表面60向下延伸。第二过渡表面62将附接螺柱部分50的中间节段52和螺纹节段54分开。
螺柱22具有中心螺柱轴线AS，该中心螺柱轴线延伸穿过容置螺柱部分48和附接螺柱部分50的径向中心点。假定螺柱22居中地布置在壳体18的内部孔口32内，螺柱和孔口是同轴的，如图2所示具有共同对准的中心螺柱轴线AS和中心孔口轴线AB。因此，与中心孔口轴线AB一样，中心螺柱轴线AS相对于中心壳体轴线AH径向偏移。这种布置可以帮助改善性能，诸如改善的外倾角和/或后倾角可调节性。
与具有一体的突出唇部或球型端部的螺柱相反，螺柱22不具有突出唇部，这允许螺柱插入到球面轴承20中。然后，轴承20可以用保持环64保持在适当位置，保持环位于围绕容置螺柱部分48的整个圆周延伸的保持环沟槽66中。图2示出了保持的螺柱22和保持环64，并且图3示出了不具有保持环的螺柱，使得保持环沟槽66更可见。在图4中，保持环64用虚线表示以示出内保持环直径DRI和外保持环直径DRO。外保持环直径DRO与内保持环直径DRI之间的差小于保持环沟槽66的深度68。这提供保持环64的突出部分70，该突出部分帮助相对于轴承20保持螺柱22并且可以限制螺柱22在孔口32内的轴向游隙。此外，外保持环直径DRO大于内轴承直径DBI，以便帮助相对于轴承20保持螺柱22。这可以有助于简化制造工作，因为轴承20可以通过将其滑过螺柱的顶部表面56然后再添加保持环64来组装，这对于具有突出唇部等的螺柱来说可能是不可行的。其他保持系统和方法当然也是可能的，诸如使用一个或多个销、螺母、垫圈或其他类型的紧固件。
螺柱22还包括位于容置螺柱部分48的外表面76上的多个螺旋状油通道沟槽72、74。考虑到螺柱22的尺寸减小以适应偏移壳体布置，存在可用轴承表面的对应减小。小柄部螺柱22的测试示出了容置螺柱部分48的外表面76与轴承20的内表面78之间的过度磨损。对于相同量的负载，这两个部件之间的较小轴承表面导致较高的接触轴承压力。对测试零件的审查表明，过度磨损可能是该区域轴承表面润滑不足的结果。虽然在一些实施方案中，螺旋状油通道沟槽72、74可用于补救润滑不足的问题，但交替构造的沟槽或根本没有油通道沟槽也是可行的选择。然而，螺旋状油通道沟槽72、74有助于确保油脂充分地分布在螺柱22和轴承20界面周围和之间。有利地，与更标准的直油脂沟槽相比，沟槽72、74的螺旋形状导致改善的润滑。在一些实施方案中，除了将沟槽72、74定位在容置螺柱部分48的外表面76上之外，或者作为将它们定位在容置螺柱部分的外表面上的替代方案，沟槽可位于轴承78的内表面上。然而，将螺旋状油通道沟槽72、74定位在螺柱22上而不是轴承20上可能是更节省成本的。
所示实施方案包括两个油通道沟槽72、74，该两个油通道沟槽围绕容置螺柱部分48在保持环沟槽66和过渡表面60之间螺旋地延伸。两个油通道沟槽72、74大致在沿着螺柱22的长度的分别对应于保持环沟槽66和过渡表面60的类似轴向位置处停止和开始，这可以帮助改善在容置螺柱部分48的外表面76上的润滑分布。沟槽72、74优选地各自围绕容置螺柱部分48的外表面76延伸超过360°，并且在例示的实施方案中，它们延伸超过390°。沟槽72、74的其他布置当然是可能的，并且包括比具体示出的更多或更少的沟槽也是可能的。
如本文所详细描述的，螺柱22特别是在容置螺柱部分48处的尺寸被减小以促进螺柱22相对于壳体18的偏移布置。壳体的直径DH和附接螺柱部分的直径DAS通常由悬架系统10的构造决定。因此，为了促进偏移，螺柱22必须在直径上减小，特别是容置螺柱部分的直径DHS。附接螺柱部分的直径DAS在其在螺柱22的过渡表面60和基部表面58之间的最大范围处测得。容置螺柱部分的直径DHS在其在由壳体18围绕的外表面76处的最大范围处测得。
容置螺柱部分的直径DHS与壳体外径DH的比率可以被特别地控制以适应偏移构造和球面轴承20的使用，同时维持足够量的可用轴承表面面积。在一个有利的实施方案中，容置螺柱直径DHS与壳体外径DH的比率在1:1.5与1:2.72之间，包括端值在内。该范围区别于典型的接头，典型的接头通常具有更接近1:1的比率，并且不具有偏移。在甚至更有利的实施方案中，容置螺柱直径DHS与壳体外径DH的比率为1:2至1:2.5，包括端值在内。在一个具体示例中，容置螺柱直径DHS为约0.8英寸，并且壳体外径DH为约1.9英寸。壳体的尺寸DH可以在1英寸至5英寸之间变化，例如与容置螺柱直径DHS成比例地变化。假定壳体外径DH为1.9英寸，如所解释的，其通常由悬架系统10的构造决定，容置螺柱直径DHS可以减小到大约0.7英寸，同时保持足够量的轴承面积。尺寸减小应该与保持疲劳强度和疲劳寿命的需要平衡，DHS与DH的比率在1:1.5和1:2.72之间，更特别地，在1:2到1:2.5之间，可以帮助实现这一点。
假定容置螺柱部分48和附接螺柱部分50之间的直径变化，过渡表面60可以用于促进在容置螺柱部分处的较小螺柱尺寸，同时保持附接螺柱部分与悬挂系统10中的配合表面适当安装的能力。如图2所示，过渡表面60至少部分地背离壳体的基部表面40成角度，并且在一些实施方案中，过渡表面可以相对于基部表面平行地成角度(即，直突出)。与例如图4的实施方案中所示的布置相比，过渡表面60的这种成角度的构造提供更大的附接螺柱直径DAS，其中过渡表面60仅仅是使中间节段52朝向螺纹节段54渐缩的角度。此外，通过将过渡表面60定向成使得其平行于壳体的基部表面40或背离壳体的基部表面成角度，可比朝向壳体成角度的过渡表面更容易制造。
在接头16的组装期间，轴承20围绕螺柱22安置在容置螺柱部分48处。给定容置螺柱部分48的基本上径向一致的构造(即，在顶部表面56处没有球或径向突出的肋或唇部)，可使用较小的球面轴承20，然后保持环64可将螺柱组件保持在一起。保持环64可以是装设在保持环沟槽66中以用于适当定位和保持的卡环等。然后可将具有螺柱22、轴承20和保持环64的螺柱组件插入到壳体18的孔口32中。
在一些制造实施方案中，在组装过程之前在螺柱22上使用感应热处理过程。根据一种实施方式的热处理过程包括将整个螺柱22淬火和回火至RC28-35。在初始淬火和回火过程之后，螺柱22可以根据图4中所示的图案80进行感应淬火，以大约350℉回火大约一小时。附图标号80还表示螺柱22的减小直径节段。这种感应热处理过程可以增加磨损表面76上的疲劳强度，这在螺柱22的尺寸减小的情况下是特别有益的。
应当理解，前述是对本发明的一个或多个优选示例性实施方案的描述。本发明不限于本文所公开的具体实施方案，而是仅由所附权利要求限定。此外，包含在前述描述中的陈述涉及具体实施方案，并且不应被解释为对本发明的范围或对权利要求中使用的术语的定义的限制，除非术语或短语在上文中被明确地定义。对于本领域技术人员而言，各种其他实施方案以及对所公开的实施方案的各种改变和修改将变得显而易见。所有这样的其他实施方案、改变和修改旨在落入所附权利要求的范围内。
如在本说明书和权利要求书中所使用的，术语“例如”、“诸如”和“等”以及动词“包括”、“具有”、“含有”以及它们的其他动词形式，当结合一个或多个部件或其他项目的列表使用时，每个术语都应被解释为开放式的，这意味着该列表不应被认为排除了其他、附加的部件或项目。其他术语应使用其最宽泛的合理含义来解释，除非它们用于需要不同解释的上下文中。另外，术语“和/或”将被解释为包含性的或。因此，例如，短语“A、B和/或C”应被解释为涵盖所有以下情况：“A”；“B”；“C”；“A和B”；“A和C”；“B和C”；“A、B和C”。

Claims (20)

1.一种承窝接头，包括：
螺柱，所述螺柱具有容置螺柱部分和附接螺柱部分，所述螺柱具有延伸穿过所述容置螺柱部分和所述附接螺柱部分的中心螺柱轴线；
球面轴承，所述球面轴承至少部分地围绕所述螺柱；和
壳体，所述壳体至少部分地围绕所述轴承，所述壳体具有中心壳体轴线，其中所述中心螺柱轴线和所述中心壳体轴线彼此径向地间隔开。
2.根据权利要求1所述的承窝接头，其中所述容置螺柱部分具有容置螺柱直径，并且所述壳体具有壳体外径，并且所述容置螺柱直径与所述壳体外径的比率在1:1.5和1:2.72之间，包括端值在内。
3.根据权利要求2所述的承窝接头，其中所述容置螺柱直径与所述壳体外径的所述比率在1:2和1:2.5之间，包括端值在内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的承窝接头，其中所述容置螺柱部分具有保持环沟槽和至少部分地位于所述保持环沟槽内的保持环。
5.根据权利要求1至3或4中任一项所述的承窝接头，包括在所述容置螺柱部分上的油通道沟槽。
6.根据权利要求5所述的承窝接头，其中所述油通道沟槽围绕所述容置螺柱部分螺旋地延伸。
7.根据权利要求1至3或4或5或6中任一项所述的承窝接头，其中所述螺柱具有在所述容置螺柱部分和所述附接螺柱部分之间的过渡表面，其中所述容置螺柱部分具有容置螺柱直径并且所述附接螺柱部分具有附接螺柱直径，所述容置螺柱直径小于所述附接螺柱直径。
8.根据权利要求7所述的承窝接头，其中所述容置螺柱部分和所述附接螺柱部分之间的所述过渡表面相对于所述壳体的基部表面平行地成角度或至少部分地背离所述壳体的所述基部表面成角度。
9.一种承窝接头，包括：
螺柱，所述螺柱具有容置螺柱部分，所述容置螺柱部分具有容置螺柱直径；和
壳体，所述壳体至少部分地围绕所述螺柱的所述容置螺柱部分，所述壳体具有壳体外径，其中所述容置螺柱直径与所述壳体外径的比率在1:1.5和1:2.72之间，包括端值在内。
10.根据权利要求9所述的承窝接头，其中所述容置螺柱直径与所述壳体外径的所述比率在1:2和1:2.5之间，包括端值在内。
11.根据权利要求9或10所述的承窝接头，其中所述螺柱具有延伸穿过所述容置螺柱部分和附接螺柱部分的中心螺柱轴线，所述壳体具有中心壳体轴线，并且所述中心螺柱轴线和所述中心壳体轴线彼此径向间隔开。
12.一种承窝接头，包括：
螺柱，所述螺柱具有容置螺柱部分、附接螺柱部分和在所述容置螺柱部分与所述附接螺柱部分之间的过渡表面，其中所述容置螺柱部分具有容置螺柱直径并且所述附接螺柱部分具有附接螺柱直径，所述容置螺柱直径小于所述附接螺柱直径；和
壳体，所述壳体在所述容置螺柱部分处至少部分地围绕所述螺柱，所述壳体在顶部表面和基部表面之间延伸，其中所述容置螺柱部分和所述附接螺柱部分之间的所述过渡表面相对于所述壳体的所述基部表面平行地成角度或至少部分地背离所述壳体的所述基部表面成角度。
13.根据权利要求12所述的承窝接头，其中油通道沟槽位于所述容置螺柱部分上并且在保持环沟槽和所述过渡表面之间延伸。
14.根据权利要求13所述的承窝接头，其中所述油通道沟槽围绕所述容置螺柱部分螺旋地布置。
15.一种承窝接头，包括：
螺柱，所述螺柱具有容置螺柱部分和附接螺柱部分，所述容置螺柱部分具有保持环沟槽；
轴承，所述轴承至少部分地围绕所述螺柱，所述轴承具有内轴承直径和外轴承直径；
壳体，所述壳体至少部分地围绕所述轴承；和
保持环，所述保持环至少部分地位于所述保持环沟槽内，其中所述保持环具有内保持环直径和外保持环直径，其中所述外保持环直径大于所述内轴承直径。
16.根据权利要求15所述的承窝接头，其中所述外保持环直径与所述内保持环直径之间的差小于所述保持环沟槽的深度。
17.根据权利要求15或16所述的承窝接头，其中油通道沟槽位于所述容置螺柱部分上并且在所述保持环沟槽和过渡表面之间延伸。
18.根据权利要求17所述的承窝接头，其中所述油通道沟槽围绕所述容置螺柱部分螺旋地布置。
19.根据权利要求15所述的制造所述承窝接头的方法，包括以下步骤：
将所述轴承布置成围绕所述螺柱；
将所述保持环插入到所述保持环沟槽中；以及
将所述轴承、所述螺柱和所述保持环插入到所述壳体中的孔口中。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括对所述螺柱进行感应热处理的步骤。
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