CN1434902A - 用于球节的防尘套 - Google Patents

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Abstract

球节具有承窝体及可转动地安装在承窝体上的球销。球销具有从其自身延伸并沿柄轴线对齐的柄部。还含有在球销与承窝体之间延伸的弹性防尘套(42)。密封元件(50)置于防尘套、柄部与输入/输出部件(18)之间以加强防尘套界面，并由此保护防尘套与柄部的界面，在输入/输出部件相对于球节的运动及铰接运动期间抵御污染物。

Description

用于球节的防尘套
技术领域
本发明一般地涉及用于机动车的球节，而尤其是涉及由弹性的可变形材料构成的组合防尘套，在组合防尘套中在该防尘套与轴的界面附近设置了金属密封元件，以防止被密封区域的污染。
背景技术
球节通常被用作允许两个构件成角度地彼此相对运动的枢轴联轴节。在一定时间周期之后，由于一个或两个构件的接触的结果，球节会遭到磨损。如果球节被橡胶防尘套所包围，而在运动期间橡胶防尘套持续地被相配构件磨擦，这点就特别现实，由此导致上述的磨损及防尘套上产生开口。当在防尘套中产生这种磨损时，水、灰尘及道路盐渍类型的污染物可进入开口，导致连接件的磨损。另外，在长期的使用中，防尘套与球节构件之间的界面会变得从构件上脱离，而且在这样长期使用之后污染物侵入被密封区域是常有的事。
球节的一个典型用途是在机动车前转向组件方面，并且特别是用在横拉杆端接头上。横拉杆端接头的磨损是前驾驶轴组件的通常保证项目。在工作中，横拉杆横接管具有安装在每个端部的球节组件(即横拉杆端接头)，侧横拉杆臂连接在该球节组件上。这个球节可使连接于横拉杆臂的转向节与横拉杆横接管活动铰接。
防尘套经常包围着球节，保护它免于磨损以及密封球节连接区域而与环境因素隔离并提供保持球节润滑流体的装置。再者，上述的磨损是由于转向节的横拉杆臂对球节及防尘套在铰接运动期间的磨擦造成的。此外，防尘套在使用中易于以球节轴上脱离，而这种脱离的结果是污染物进入被密封区域。
已经应用了保持环及保护罩来防止不希望的防尘套从轴上脱离或者伤及防尘套元件。然而，这些传统装置不能有效地保护防尘套免于损伤或把污染物从防尘套与轴的界面转移出去。
为了加大润滑间隔、消除重加润滑油的需求、延长横拉杆端接头的使用寿命，以及通过减少磨损提高该接头的性能，使球节与污染物隔绝是重要的。现有的横拉杆组件结构不足以在转动的防尘套与臂凸台的界面处及防尘套与球销的界面处防御污染物。
转向节的表面是锻造的或粗加工的，而为了密封抵御污染物进入横拉杆端头，这种粗加工表面产品，对于密封界面提供的是不能满足要求的表面。
因此，有必要为防尘套与臂凸台的界面附近的横拉杆端球节防尘套设置次要密封元件，以便为防尘套提供足够的密封表面和把污染物从主要的防尘套与球销及臂的密封位置转移出去。
发明内容
本发明为了球节的充分密封以及为了把污染物从主要的防尘套与球销及臂的密封位置转移出去而提供了防尘套表面界面，并且本发明提供了应用于机动车转向组件中的防尘套密封元件，该防尘套元件用于在转向节的铰接运动期间保护横拉杆端球节的防尘套免受污染。
根据本发明的另外一个目的是提供横拉杆端球节的防尘套的次要密封部分，它制造方便而成本合理。
根据本发明还有的目的是提供防尘套密封元件的次要密封部分，它不会妨碍球节的角度运动或转动。在正常的横拉杆转动及摆动期间在密封元件与横拉杆防尘套之间产生动态的密封。
在实现以上目的、特点及优点时，本发明提供了一种可枢转的球节组件，它一般包括邻接防尘套的金属密封表面及次要密封表面，以便起到把污染物从主要密封界面排除出去的排除器作用。
在装配期间，由金属或类似物制成的密封件被挤压到球销的锥形部分上。一旦组装好了，在转向节、横拉杆球销与金属密封表面之间就没有相对运动。在金属密封件、球销与转向节之间设置了静止的密封区域。例如，可使用粘合剂，O型环可放置在设置于转向节上的槽中，或者O型环可配置在金属密封件上的槽中。
次要密封结构为要从主要防尘套与球销及臂的密封位置转移出去的污染物提供了通路。所构成的密封提供了迷宫结构，它使污染物难于到达防尘套/球销界面。
当联系附图时，本发明的以上目的和其它目的、特点及优点从实施本发明的最佳模式的下列详细说明中将容易变得明显，其中相同的标号对应相同的元件。
附图说明
图1是前转向组件的局部立体视图，含有根据本发明的横拉杆防尘套保护器；
图2是前转向组件的局部立体装配图，含有根据本发明的横拉杆防尘套保护器；
图3是含有根据本发明的横拉杆防尘套及次要密封元件的前转向组件的局部前视图；
图4是含有根据本发明的横拉杆防尘套保护器的横拉杆球节的局部侧剖视图；
图5a及5b是分别显示根据两个不同的替代实施例的横拉杆臂密封结构的局部侧剖视图。
具体实施方式
参考附图的图1，显示了典型的机动车前转向组件10的局部立体视图。诸如转向桥梁12、转向节14及横拉杆(或轨距杆)横接管16的主要元件以及配件包含在前转向组件10内。转向桥梁12被转向节14接纳并连接于其上。这些元件也显示在图2中。
转向节组件14包含输入/输出部件18，部件18更普遍地称为横拉杆臂(或梯形转向机构臂)。横拉杆臂18具有连接于转向节组件14的第一端部20和加装在球节组件26的球销24上并用螺母28安装在其上的第二端部22。当然，横拉杆臂18也可与转向节组件14制成一体。尤其是把横拉杆臂18的第二端部22(凸台端部)加装在球销24的柄部25上。转向节组件14还包括转向臂30和车轴组件32。虽然本发明被表示为结合在前转向组件10中，但是容易看出，根据本发明的可枢转接头组件的应用仅由需求和想象来限制，而并不由设计的尺寸、形状或复杂性来限制。因此本发明的教导同等地适用于包括具有柄部的球节组件的任何应用场合，该柄部连接到相对柄部运动的部件上。
再有，对本发明来说，必须指出横拉杆臂18是经球节组件26连接到横拉杆横接管16上的。因此，球节组件26可使转向节组件14铰接活动和另外相对横拉杆横接管16运动。横拉杆横接管16的两端横向地与球节连接承窝(本文已讨论过)和承窝体36(或承窝壳)组装和配装，承窝体36环抱着由转向节组件14的侧横拉杆臂18保持的球销24。
仍参考图1及2，横拉杆臂18的凸台端部22经有槽螺母28及开口销29安装在横拉杆端球节组件26的球销24上。球节组件26还含有：金属球头部分34及承窝43及45(最佳地示于图4)，承窝体36，以及安装于承窝体36上的横拉杆的螺纹杆38。因此，承窝体36可相对于输入/输出部件18绕柄轴线27自由地转动，并且还可绕垂直于柄轴线27的横杆轴线39转动通过限定的范围。
如已指出的，横拉杆螺纹杆38含有杆轴线39，杆轴线39垂直于球销柄25的柄轴线27。还有，如图4中所显示，一对轴承座(即承窝)，上轴承座43及下轴承座45被配置在承窝体36内。上轴承座43一般由硬化钢制成，而下轴承座45由硬的热塑材料制成，该热塑材料被模制在球头部分34周围。然而，轴承座43及45两者可由塑料或金属来制成。还公认有技术上已知的其它方法把球头部分34保持在承窝体36内。
横拉杆柄38经横拉杆夹40或其它连接器连接于横拉杆横接管16。图2图示了应用于车辆的组装前转向组件10的一种方法。在图2中，转向桥梁12的每个末端部都利用转向节组件14连接于车轮轴组件32，由此为转动地支承车轴组件32提供了枢轴点。每个车轮(未图示)支承在车轮轴33上，以允许前车轮绕主销组件14摆动到一侧或另一侧。然而，在技术上已熟知有各种方法、元件及元件组合可用于连接或转动地支承一对可转向的左、右车轮轴33，该对车轮轴33相对于转向桥梁12横向地间隔布置。正因为这样，这个连接及支承将不在本文中进一步讨论。虽然也是在技术上熟知的，但应该指出图示于本文附图的左侧前转向组装部件及配件具有对应的右侧对应件，它们通常绕转向桥梁12或横拉杆横接管16的中心线(未图示)对称地定位。
图2还显示了，球节组件26还包含用于保护球节组件26免受环境的污染物磨损的防尘套42。这种环境的污染物可能源自水、灰尘、石子及其它污染物，它可妨碍承窝与球头部分34之间的连接。防尘套42还含有用于润滑球节组件26的粘稠的油、脂或其它润滑剂。这个润滑剂是通过加油嘴37或油脂配件(最佳地显示于图4中)被泵入防尘套42和承窝体36中的。特别是防尘套42密封住及封闭住球销被容纳入承窝体36内的开口。防尘套42具有上表面44，上表面44具有足够的间隙，所以防尘套42不会阻止或妨碍球销24的角度运动或转动。防尘套42以轴向向下的方式在柄部25与承窝体36之间延伸，并且在一个端部被密封靠在柄25上，使得柄25伸出穿过防尘套42的上表面44。防尘套42的另一端部(与上表面44相对)被密封靠在承窝体36上。由于承窝体36一般宽于柄25，防尘套42靠近承窝体36的部分相应地宽些，防尘套42实质上是个截头锥形。防尘套42由弹性材料制成并最好是由对特殊用途具有满意性能的橡胶或尿烷材料制成。
现在参考图2及3，密封元件50被置于横拉杆臂端部22与防尘套42的上表面44之间。根据本发明，防尘套元件50的作用是为防尘套42提供平滑及有效的密封表面，并保护防尘套42免受由于防尘套42与柄25脱离而造成的污染，并保护防尘套42免于受到由横拉杆臂18相对球节组件26及横拉杆横接管16的铰接运动产生的磨损及摩擦。此外，本发明设想了次要密封表面及界面，它通常被标示为标号51。再有，这个次要密封表面及界面将防止由于磨损在防尘套42上构成污染物通路，以及生成不使潮气及污染物到达防尘套42与柄25的界面的迷宫通路。
图3是前转向组件10的局部前视图，组件10含有根据本发明组装的密封元件50。密封元件50最好由不锈钢或其它金属材料或能为防尘套42提供平滑及有效密封表面的任何材料所制成。这个要求的产生是因为与传统防尘套面接的转向节表面或凸台表面是铸造的或粗加工的。这种粗糙表面提供的是不能满足要求的密封表面和引起防尘套及横拉杆端的过早磨损。
在优选的结构中，密封元件50是紧贴地挤压到柄25上。把焦点集中在图4，该处显示的是球节组件26的局部侧剖视图，组件26含有根据本发明的密封元件50。密封元件50提供了围绕防尘套的强化的密封表面，并且元件50提供了偏离柄25的次要密封表面51。弹簧环或夹紧环52绕着横拉杆防尘套的上表面44设置在横拉杆防尘套42的周围，以把防尘套42保持在密封元件50上。
由金属等制成的密封元件50在组装期间被挤压到球销25的锥形部分上。一旦组装好了，在转向节、横拉杆球销与金属密封表面之间就没有相对运动。可在金属密封件、球销与转向节之间提供静态密封区域。例如，可在密封元件50、球销25和转向节凸台22之间置放粘合剂。
在另一个实施例中，图4的粘合剂被O型环54所取代或补充，O型环54位于设置在转向节22上的槽23中，如图5a所示。同样，图4的粘合剂可用O型环55替代或补充，O型环55位于设置在金属密封元件50上的槽50a内。
次要密封表面51为要从主要防尘套与球销及臂的密封位置转移出去的污染物提供了通路。所构成的密封提供了使污染物难于到达防尘套密封/球销界面的迷宫结构。
当然应该懂得，虽然本文展示及描述的本发明的结构包含为实施本发明而设想的最佳模式，但它们不是企图图示其所有可能的结构。还必须明白，使用的词是进行描述而不是限制，并且在不背离下面权利要求所述的本发明的精神或目标的情况下可作出各种改变。例如，术语“粘合”曾用于描述把密封环50加装到防尘套42或横拉杆臂18的方法；然而，可应用任何合适的加装装置以提供这种密封连接。

Claims (20)

1.一种可枢转的接头组件，其包括：
可枢转地安装在承窝体上的球销，球销具有从该球销延伸的限定柄轴线的柄部；
加装在球销柄部上的输入/输出部件，其中承窝体可绕柄轴线相对于输入/输出部件自由地转动，并可绕垂直于柄轴线的横轴线转动通过限定的范围；
围绕着所述柄部的弹性材料的防尘套，所述防尘套具有邻近于所述输入/输出部件的第一端部和邻近于所述壳体的第二端部；和
压在所述柄部上并且置于所述输入/输出部件、所述防尘套与所述柄部之间的密封元件；
其中所述密封元件在邻近于所述柄部的所述防尘套的所述第一端部处限定主要密封界面，并在远离所述第一端部的所述防尘套的中部处限定次要密封界面。
2.根据权利要求1所述的可枢转的接头组件，其特征在于，其还包括由所述防尘套及所述密封元件界定的间隙。
3.根据权利要求1所述的可枢转的接头组件，其特征在于，所述密封元件确定所述柄部的界限。
4.根据权利要求1所述的可枢转的接头组件，其特征在于，所述次要密封界面使所述防尘套的所述第一端部被隔离而免于暴露在污染物中。
5.根据权利要求1所述的可枢转的接头组件，其特征在于，其还包括防尘套保持环元件，该环元件确定所述防尘套的所述第一端部、所述密封元件及所述柄部的界限。
6.根据权利要求1所述的可枢转的接头组件，其特征在于，所述次要密封界面径向地设置在所述防尘套保持环元件的外侧。
7.根据权利要求1所述的可枢转的接头组件，其特征在于，其还包括设置在所述密封元件、所述柄部与所述输入/输出部件的界面处的O型环部件。
8.根据权利要求7所述的可枢转的接头组件，其特征在于，所述O型环被设置在槽内，该槽设置在所述输入/输出部件与所述密封元件中的一个内。
9.根据权利要求1所述的可枢转的接头组件，其特征在于，其还包括设置在所述密封元件和所述柄部及所述输入/输出部件中的至少一个之间的粘合剂。
10.一种可枢转的接头组件，其包括：
可枢转地安装在承窝体上的球销，球销具有从该球销延伸的限定柄轴线的柄部；
加装在球销柄部上的输入/输出部件，其中承窝体可绕柄轴线相对于输入/输出部件自由地转动，并可绕垂直于柄轴线的横轴线转动通过限定的范围；
围绕着所述柄部的弹性材料的防尘套，所述防尘套具有邻近于所述输入/输出部件的第一端部和邻近于所述壳体的第二端部；和
压在所述柄部上并且置于所述输入/输出部件、所述防尘套与所述柄部之间的密封元件；和
设置在所述密封元件、所述柄部与所述输入/输出部件的界面处的O型环部件。
11.根据权利要求10所述的可枢转的接头组件，其特征在于，所述O型环被设置在槽内，该槽设置在所述输入/输出部件及所述密封元件中的一个内。
12.根据权利要求10所述的可枢转的接头组件，其特征在于，所述密封元件在邻近于所述柄部的所述防尘套的所述第一端部处限定主要密封界面，并在远离所述第一端部的所述防尘套的中部处限定次要密封界面。
13.根据权利要求10所述的可枢转的接头组件，其特征在于，其还包括由所述防尘套与所述密封元件界定的间隙，由此使所述防尘套的所述第一端部被隔离而免于暴露在污染物中。
14.根据权利要求10所述的可枢转的接头组件，其特征在于，所述密封元件确定所述柄部的界限。
15.根据权利要求10所述的可枢转的接头组件，其特征在于，其还包括防尘套保持环元件，该防尘套保持环元件确定所述防尘套的所述第一端部、所述密封元件及所述柄部的界限。
16.根据权利要求12所述的可枢转的接头组件，其特征在于，所述次要密封界面径向地设置在所述防尘套保持环元件的外侧。
17.根据权利要求10所述的可枢转的接头组件，其特征在于，其还包括设置在所述密封元件和所述柄部及所述输入/输出部件中的至少一个之间的粘合剂。
18.一种组装可枢转的接头组件的方法，其包括以下步骤：
提供可枢转地安装在承窝体上的球销，球销具有从该球销延伸的限定柄轴线的柄部；
围绕所述柄设置弹性材料的防尘套，所述防尘套具有确定所述壳体的界限的第一端部和确定所述柄部的界限的第二端部，由此形成主要密封元件；
在所述柄部上压配装金属的密封元件，在邻近于所述第一端部的第一密封界面处和在所述第一及第二端部中间的所述防尘套的中部处的第二密封界面处，使所述金属密封元件与所述防尘套接合；
把所述输入/输出部件安装到球销柄部上，使得所述金属密封元件与所述输入/输出部件及所述防尘套两者接合；
其中所述第一密封界面把污染物从所述第一密封界面转移出去。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，压配装所述金属密封元件的所述步骤产生了由所述防尘套与所述密封元件界定的间隙。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，其还包括把O型环部件设置在所述金属密封元件、所述柄部与所述输入/输出部件的界面处的步骤。
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