CN108019420B - 用于球形接头的方向轴承 - Google Patents

Abstract

一种球形接头，所述球形接头具有对齐导向件，以确保壳体和方向轴承的正确组装，所述球形接头包括：壳体，所述壳体包括内腔室和打开端部，所述内腔室具有带第一对齐导向件的轴承座，所述壳体和所述打开端部具有壳体轴；球形螺栓，所述球形螺栓具有纵向螺栓轴、在所述壳体内的球形球体端部、以及径向延伸出所述壳体的打开端部的柄部；方向轴承，所述反向轴承具有与所述轴承座接合的外表面以及内球形表面，所述外表面具有与所述第一对齐导向件匹配的第二对齐导向件，所述球形端部枢转安装在所述内球形表面内，以用于所述纵向螺栓轴相对于所述壳体轴在通过所述壳体轴的主摇摆面内为±角α范围内及相对于所述壳体轴在通过所述壳体轴的次摇摆面内为±角β范围内的角运动，其中，α大于β。

Description

用于球形接头的方向轴承

技术领域

本发明涉及一种用于球形接头的方向轴承，所述方向轴承用在自动悬架***、转向***等中，方向轴承具有主摇摆面和次摇摆面，其中，轴承和壳体包括匹配对齐特征以确保轴承的主摇摆面和次摇摆面精确地装配在壳体中，并且壳体精确地装配在相关的汽车组件中。

背景技术

球形接头允许将汽车悬架或转向组件相对于彼此的枢转运动，同时保持传递轴向力和剪力的性能，由此容纳轮子运动、转向运动、稳定性和轮子对齐。

球形接头通常包括螺栓，该螺栓具有螺接在一端处的柄部以可释放地连接到邻近的组件。还使用其他手段将螺栓连接到组件。螺栓具有在另一端处安装在球形轴承内的球形球体或封装在球形接头壳体内的保持环。球形螺栓保持在球形接头壳体内，其延伸通过在方向轴承或保持环内的中心开口。

为了容纳一些组件内的非对称范围内的运动，球形螺栓相对于壳体轴的摇摆角度在方向球形接头的所有方向上非统一的，而是非对称的且具有可以改变的摇摆角度，并且必须被轴承或保持环中的椭圆开口容纳，以允许球形螺栓的***。方向轴承包括球形内表面并且允许在预定方向上的更大的摇摆角度。方向轴承的中心开口较宽和较窄以允许纵向螺栓轴相对于壳体轴而在通过壳体轴的主摇摆面内在±角α范围内及相对于壳体轴而在通过壳体轴的次摇摆面内在±角β范围内***，其中，α大于β。在US 8851785中描述一个示例，其包括具有椭圆开口的保持环，椭圆开口具有主轴和次轴。

将方向球形接头的主摇摆面和次摇摆面与相关的汽车组件所运动通过的正确的运动面对齐是关键的。不对齐导致了由与开口的边缘干涉所造成的球形螺栓运动的限制，球形螺栓伸出该开口。球形螺栓或轴承的故障可以源自该干涉。

球形接头主摇摆面和次摇摆面与其安装其中的相关的汽车组件的正确的对齐，通过制造期间的适当培训和所提供的安装信息中的机械学的指令所控制。然而，这可能会出错且不正确的对齐可能导致球形螺栓在汽车悬架、稳定性和转向***中的灾难性故障。

将本发明与现有技术的区别特征将从本发明在下文中所呈现的公开、附图和说明的概述中显而易见。

发明内容

本发明提供一种球形接头，所述球形接头具有对齐导向件，以确保壳体和方向轴承的正确组装，所述球形接头包括：

壳体，所述壳体包括内腔室和打开端部，所述内腔室具有带第一对齐导向件的轴承座，所述壳体和所述打开端部具有壳体轴；

球形螺栓，所述球形螺栓具有纵向螺栓轴、在所述壳体内的球形球体端部、以及径向延伸出所述壳体的打开端部的柄部；

方向轴承，所述反向轴承具有与所述轴承座接合的外表面以及内球形表面，所述外表面具有与所述第一对齐导向件匹配的第二对齐导向件，所述球形端部枢转安装在所述内球形表面内，以用于所述纵向螺栓轴相对于所述壳体轴在通过所述壳体轴的主摇摆面内为±角α范围内及相对于所述壳体轴在通过所述壳体轴的次摇摆面内为±角β范围内的角运动，其中，α大于β。

附图说明

为了使得本发明可以更加容易理解，本发明的一个实施方式在附图中作为示例而示出。

图1为通过示例性的现有技术的球形接头的轴向截面图，该球形接头具有带球形球体端部的球形螺栓和轴向上延伸出安装在方向轴承中的壳体的开口端部的柄部，以用于通过壳体轴的主摇摆面和次摇摆面内并且相对于壳体轴的角运动；

图2为沿着现有技术的方向轴承的图1的线2-2的俯视图，方向轴承具有圆形外表面和球形内表面，其具有如绘制的上下定向的主摇摆面和如绘制的左右定向的次摇摆面；

图3为根据本发明的第一示例性实施方式的方向轴承和壳体的俯视图，轴承和壳体具有匹配的椭圆接触表面，该椭圆接触表面充当对齐导向件用于将轴承装配到壳体中且对齐主面和次面；

图4为根据本发明的第二示例性实施方式的方向轴承和壳体的俯视图，轴承和壳体具有匹配的伸出的脊部和凹槽，该脊部和凹槽充当对齐导向件用于将轴承装配到壳体中且对齐主面和次面；

图5为安装到汽车组件内的壳体的俯视图，所述壳体具有平坦的侧向凹部和汽车组件具有匹配的伸出的凸起，其充当对齐导向件用于将壳体装配到组件中且对齐方向轴承的主面和次面；

图6为沿着图5的线6-6的截面图。

从下文中包括的细节上面，本发明的进一步细节和其优点将显而易见。

具体实施方式

图1示出了通过现有技术实施例的方向球形接头1的轴向截面图，方向球形接头1通过汽车组件2安装在开口中，汽车组件2可以包括控制臂、稳定器连接件、稳定器杆或转向连接件。球形螺栓3具有安装在球形的上方向轴承5中和封闭在圆柱壳体7中的非方向轴承6中的球形球体端部4，其被压入配合到汽车组件2中并且被凸缘8和弹簧保持环9固定。

方向球形接头1具有三个运动自由度(由箭头表示)并且围绕球形端部4的中心旋转。球形螺栓3延伸通过球形的上方向轴承5中的开口10。围绕球形螺栓3的轴11(由箭头12表示)的自由旋转不受限：即，在垂直于轴11的面内360°旋转。

由于球形的上方向轴承5的开口10和球形螺栓3的颈部13之间的干涉，其他旋转角运动受限。在次摇摆面内的、通过壳体轴并且相对于壳体轴的角运动由箭头14表示。在主摇摆面内的、正交于主摇摆面的、通过壳体轴并且相对于壳体轴的角运动由箭头15表示。

通过壳体轴的次摇摆面具有相对于壳体轴的在±角β范围内无干涉的运动自由。通过壳体轴的主摇摆面(由箭头15表示)具有相对于壳体轴的、正交于次摇摆面(由箭头14表示)的±角α范围，其中，α大于β。

图2示出了沿着现有技术的上方向轴承5的图1的线2-2的细节，方向轴承5具有均匀直径“d”的圆形外表面。上方向轴承5具有球形内表面19(在用虚线轮廓示出的下侧上)。主摇摆面16如绘制的上下定向，而次摇摆面17如绘制的左右定向。开口10的椭圆上边缘18允许颈部13相较于次摇摆轴17与边缘18沿着主摇摆轴16通过更大的角α无干涉地摇摆。

由于现有技术的上方向轴承5具有均匀直径“d”的圆柱外表面，故上方向轴承5组装到壳体7中不会限制主摇摆轴16和次摇摆轴17的对齐。由于壳体7的外侧为圆柱形，当壳体7安装在汽车组件2中时，通过旋转整个组装球形接头1来执行将主摇摆轴16和次摇摆轴17和汽车组件2的对齐。由于缺乏关注、缺乏足够的培训，或由于当安装保护靴时不能看到方向，故产生了错误。

本发明提供了对齐导向件，该对齐导向件确保了适当的对齐，这因为轴承和壳体不能以其他方式组装。

图3示出了安装在外壳体21的座表面中的上方向轴承20。壳体21具有椭圆内腔室，椭圆内腔室限定了椭圆轴承座，轴承20的椭圆外表面安置在椭圆轴承座上。在图3中示出的实施方式中，壳体21中的轴承座形成了第一对齐导向件，而轴承20的外椭圆表面形成了第二对齐导向件。除非主尺寸22正确对齐，否则轴承20不能组装到壳体21。

与球形端部(未示出)接触的下侧球形表面24围绕壳体轴25对称。轴承20的外表面围绕壳体轴25不对称，且主尺寸22大于次尺寸23。与简单的圆柱表面相反，椭圆表面不能在简单的机床上被简单地机械加工，但是利用电脑数控铣床而对椭圆表面进行铸造或锻造和加工是常见的，并且可被利用以提供椭圆匹配表面作为组件对齐导向件。

球形螺栓(未示出)伸出通过的开口26具有椭圆边缘27，椭圆边缘27为球形螺栓的颈部(未示出)提供了间隙，从而使颈部相较于次摇摆面17沿着主摇摆面16更大程度上无干涉地摇摆。

在组装期间，通常所说的轴承20和壳体21对齐，由此，椭圆匹配表面接合。具有内部腔室的壳体21与第一对齐导向件形成轴承座。方向轴承20具有接合轴承座的外表面，其中，外表面形成与第一对齐导向件匹配的第二对齐导向件。如在其它方向轴承中，方向轴承20具有内球形表面24，球形端部枢转安装在内球形表面24中以用于纵向螺栓轴相对于壳体轴25在通过壳体轴25的主摇摆面内的±角α范围内及相对于壳体轴25在通过壳体轴25的次摇摆面内的±角β范围内的角运动，其中，α大于β。

图4示出了同样具有用于将轴承27在壳体28内对齐的对齐导向件的替选实施方式。在该情况下，在壳体28内的第一对齐导向件包括凹部29，而第二对齐导向件包括与凹部29匹配的凸起30。可以设置多个凸起30和凹部29，或可以使用非对称的多个凸起和凹部29以防止轴承27上下倒置地安装。除非凹部29和凸起30适当地对齐，否则将轴承27组装到壳体28内是不可能的。当然，该布置还可以倒置(未示出)，其中，轴承27内的第二对齐导向件包括凹部，而第一对齐导向件在壳体内包括与凹部匹配的凸起。在壳体28的内表面上，凹部29可以形成为轴向凹槽或形成为螺旋凹槽。另外，凸起30可以形成为轴向脊部或螺旋脊部。

图5-6示出了将壳体28与汽车组件31对齐的手段。通过将轴承27与壳体28对齐，并且将壳体28与汽车组件31对齐，确保了在完工的球形接头的汽车组件装配中的主摇摆面16与次摇摆面17的最终对齐。汽车组件31包括邻近于开口的伸出凸起32以提供第三对齐导向件，球形接头壳体28延伸通过开口。壳体28具有径向延伸的凸缘33，凸缘33具有平坦的凹部边缘34，平坦的凹部边缘34与凸起的平坦的边缘35匹配，以提供第四对齐导向件。替选地，该对齐导向件可以包括邻近于开口的凹部(未示出)，球形接头壳体28延伸通过开口，并且壳体28的径向延伸的凸缘33可以包括与凹部匹配的凸起(未示出)。

虽然上述说明涉及本发明人目前期望的特定优选实施方式，但是应当理解的是，本发明在其广泛方面包括本文中所描述的所述元件的机械上和功能上的等效替代。

Claims (9)

1.一种球形接头，包括：

壳体，所述壳体包括内腔室和打开端部，所述内腔室具有带第一对齐导向件的轴承座，所述壳体和所述打开端部具有壳体轴；

球形螺栓，所述球形螺栓具有纵向螺栓轴、在所述壳体内的球形球体端部、以及柄部，所述柄部径向延伸出所述壳体的所述打开端部；

方向轴承，所述方向轴承具有与所述轴承座接合的外表面以及内球形表面，所述外表面具有与所述第一对齐导向件匹配的第二对齐导向件，其中，所述第一对齐导向件和所述第二对齐导向件都包括椭圆匹配表面，所述椭圆匹配表面彼此机械地互锁，由此防止所述方向轴承和所述壳体之间围绕所述壳体轴的相对旋转，所述球形球体端部枢转安装在所述内球形表面内，以用于所述纵向螺栓轴相对于所述壳体轴在通过所述壳体轴的主摇摆面内为±角α范围内及相对于所述壳体轴在通过所述壳体轴的次摇摆面内为±角β范围内的角运动，其中，α大于β，其中，±角α范围和±角β范围由所述方向轴承的椭圆边缘限定，以允许所述球形螺栓相较于所述次摇摆面沿着所述主摇摆面以更大的角度无干涉地摇摆。

2.如权利要求1所述的球形接头，其中，所述第一对齐导向件包括凹部，而所述第二对齐导向件包括与所述凹部匹配的凸起。

3.如权利要求1所述的球形接头，其中，所述第二对齐导向件包括凹部，而所述第一对齐导向件包括与所述凹部匹配的凸起。

4.如权利要求2和3中任一项所述的球形接头，其中，所述凹部包括轴向凹槽和螺旋凹槽的一个。

5.如权利要求4所述的球形接头，其中，所述凸起包括轴向脊部和螺旋脊部的一个。

6.如权利要求1所述的球形接头，其中，具有所述第一对齐导向件的所述轴承座和具有所述第二对齐导向件的所述轴承的所述外表面围绕所述壳体轴不对称。

7.一种汽车组件，所述汽车组件具有开口，球形接头延伸通过所述开口，所述汽车组件包括第三对齐导向件，所述球形接头包括：

壳体，所述壳体具有带第四对齐导向件的径向延伸的凸缘、内腔室和打开端部，所述内腔室具有带第一对齐导向件的轴承座，所述壳体和所述打开端部具有壳体轴；

球形螺栓，所述球形螺栓具有纵向螺栓轴、在所述壳体内的球形球体端部、以及柄部，所述柄部径向延伸出所述壳体的所述打开端部；

方向轴承，所述方向轴承具有与所述轴承座接合的外表面以及内球形表面，所述外表面具有与所述第一对齐导向件匹配的第二对齐导向件，其中，所述第一对齐导向件和所述第二对齐导向件都包括椭圆匹配表面，所述椭圆匹配表面彼此机械地互锁，由此防止所述方向轴承和所述壳体之间围绕所述壳体轴的相对旋转，所述球形球体端部枢转安装在所述内球形表面内，以用于所述纵向螺栓轴相对于所述壳体轴在通过所述壳体轴的主摇摆面内为±角α范围内及相对于所述壳体轴在通过所述壳体轴的次摇摆面内为±角β范围内的角运动，其中，α大于β，其中，±角α范围和±角β范围由所述方向轴承的椭圆边缘限定，以允许所述球形螺栓相较于所述次摇摆面沿着所述主摇摆面以更大的角度无干涉地摇摆。

8.如权利要求7所述的汽车组件，包括邻近于所述汽车组件的所述开口的凸起，所述球形接头延伸通过所述汽车组件的所述开口，其中，所述壳体的所述径向延伸的凸缘包括与所述凸起匹配的凹部。

9.如权利要求7所述的汽车组件，包括邻近于所述开口的凹部，所述球形接头延伸通过所述开口，其中，所述壳体的所述径向延伸的凸缘包括与所述凹部匹配的凸起。

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