CN110291298A - 改进的承窝组件和制造方法 - Google Patents

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Abstract

承窝组件，包括：具有内孔的壳体和具有第一部分和柄部分的螺栓。所述第一部分设置在所述壳体的内孔中，所述柄部分从所述内孔延伸出。所述承窝组件进一步包括防护罩，所述防护罩具有从第一罩端部延伸到第二罩端部的罩主体。所述第一罩端部收容在所述壳体的内孔中，并操作地密封所述壳体。所述第二罩端部操作地密封所述球头螺栓。所述防护罩还包括与所述第一罩端部二次成型接合的***件。所述***件具有多个凸起部分和多个凹陷部分，以及将相邻的凸起和凹陷部分互连的多个垂直部分。

Description

改进的承窝组件和制造方法
交叉引用
本申请主张基于申请日为2016年11月16日，申请号为62/422,682的美国临时申请和申请日为2017年6月21日，申请号为15/629,209的美国实用专利，并且这些申请的全部公开内容被认为是本申请公开内容的一部分，并且在此引入作为参考。
技术领域
本发明通常涉及承窝组件，尤其涉及用于承窝组件的防护罩。
背景技术
汽车转向和悬架***通常包括两个或更多个球座组件，其可操作地将转向节与一个或多个控制臂和拉杆连接。这些球座组件中的每一个包括壳体和球头螺栓，所述壳体和球头螺栓在车辆操作期间可相对于彼此铰接并且通过防尘罩密封在一起以将润滑剂(例如油脂)保持在承窝组件内并且防止污染物进入。防尘套由弹性材料制成，例如橡胶或橡胶类材料，使得它可以弯曲以保持与壳体和螺栓的密封，因为这些部件相对于彼此铰接。
在一些承窝组件中，防尘罩借助于保持装置密封抵靠壳体的外表面，该保持装置可以模制到弹性体护套材料中或者压靠在防尘罩的外周上。这种防尘罩只能在组装过程结束时安装在外壳上，并依靠固定装置将防尘罩保持在适当位置并保持防尘罩和轴承之间的密封。
在其他承窝组件中，防尘罩一端的凸缘在闭合之前***壳体的内孔中。然后将盖板放置在防尘罩上的凸缘上方，然后使壳体材料变形以限制盖板和内部的防尘罩的凸缘。这种防尘罩通常还包括塑料或金属***件，该塑料或金属***件模制到弹性防护罩材料中或与弹性防护罩材料结合，以保持防护罩和壳体之间的密封，并在外壳变形时保护防护罩免受损坏。在使用防护罩材料模制塑料***件的情况下，为了使该过程起作用，***件和防护罩材料必须具有相似的熔点。当将金属插如件与弹性防护罩材料粘合时，需要特殊的粘合剂或工艺，这可能增加承窝组件的总成本。即使使用***件，无论其由何种材料制成以及如何与弹性防护罩材料连接，都必须注意避免在变形过程中损坏弹性防护罩材料的损坏。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种改进的承窝组件，所述承窝组件包括具有沿中心轴线延伸的内孔的壳体。所述承窝组件还包括具有第一部分和柄部分的螺栓。所述第一部分设置在所述壳体的内孔中，所述柄部分穿过所述壳体的开口端从所述内孔延伸出。所述承窝组件还包括防护罩，其包括由弹性材料制成的由第一罩端部延伸到第二罩端部的罩主体。所述第一罩端部收容在所述壳体的所述内孔中，并可操作地被所述壳体密封。所述第二罩端部可操作地被所述球头螺栓的所述柄部分密封。所述防护罩还包括与所述弹性体罩主体的所述第一罩端部二次成型接合的***件。所述***件包括多个凸起部分，所述多个凸起部分通过多个凹陷部分彼此周向间隔开，还包括将相邻的所述凸起部分和所述凹陷部分互连的多个垂直部分。
具有凸起，凹陷和垂直部分的***件在弹性体罩主体和壳体之间提供了更耐用和持久的不漏水密封。它还允许壳体变形或锻造直接与弹性体罩主体接触，而不会在该操作期间损坏弹性体罩主体。因此，不需要盖板来保护弹性体罩主体免于壳体的变形，并且不需要粘合剂或粘合操作来将盖板与防护罩连接。
根据本发明的另一个方面，所述壳体的所述开口端具有径向向内延伸的唇缘，所述唇缘将所述螺栓的所述第一部分和所述罩主体的所述第一罩端部限制在所述壳体的所述内孔内。
根据本发明的再一个方面，还包括设置在所述壳体的所述内孔中的至少一个轴承，其中，所述弹性体罩主体与至少一个所述轴承的端面面对面接触以在所述防护罩和所述壳体之间建立一个初级密封。
根据本发明的再一个方面，所述罩主体的所述弹性材料与所述壳体的所述唇缘面对面接触，以在所述防护罩和所述壳体之间建立二级密封。
根据本发明的进一步的方面，所述径向向内延伸的唇缘弯曲到所述壳体中。
根据本发明的再一个进一步的方面，所述垂直部分相对于所述凸起部分和凹陷部分以钝角延伸。
根据本发明的再一个进一步的方面，所述***件的所述凸起部分位于共同的第一平面中，并且其中所述***件的所述凹陷部分位于与所述共同的第一平面轴向间隔开的共同的第二平面中。
根据本发明的另一个方面，所述***件由金属制成。
本发明的另一个方面涉及一种制造承窝组件的方法。所述方法包括步骤：准备具有多个凸起部分的***件，所述凸起部分通过多个凹陷部分彼此周向间隔开，并且具有多个垂直部分，所述多个垂直部分将相邻的所述凸起部分和所述凹陷部分互相连接。所述方法还包括步骤：在所述***件的至少一部分周围用弹性体材料模制所述罩主体的第一罩端部，并且所述罩主体从所述第一罩端部延伸到第二罩端部。所述方法还包括步骤：将螺栓的第一部分***壳体的内孔中，使得所述螺栓的柄部分通过所述壳体的开口端从所述内孔伸出。所述方法继续包括步骤：通过所述开口端将罩主体的所述第一罩端部***所述壳体的所述内孔中。所述方法继续包括步骤：用所述壳体的内表面密封所述罩主体的所述第一罩端部。所述方法继续包括步骤：用所述壳体的所述柄部分密封所述罩主体的所述第二罩端部。
根据本发明的另一个方面，所述用所述壳体的内表面密封所述罩主体的所述第一罩端部的步骤进一步限定为径向向内弯曲所述壳体的边缘以呈现径向向内延伸的唇缘，所述唇缘覆盖所述罩主体的所述第一罩端部以将所述罩主体的所述第一罩端部和所述螺栓的所述第一部分限制在所述壳体的所述内孔中。
根据本发明的再一个方面，还包括将至少一个轴承***到所述壳体的所述内孔中的步骤。
根据本发明的再一个方面，还包括用所述至少一个轴承的一个端面密封所述罩主体的所述第一罩端部的步骤。
根据本发明的再一个方面，还包括建立所述罩主体的所述第一罩端部和所述壳体的所述唇缘之间，以及所述罩主体的所述第一罩端部和所述至少一个轴承的所述端面之间的面对面接触的步骤。
根据本发明的再一个方面，所述***件的所述垂直部分以相对于所述凸起和凹陷部分呈钝角延伸。
根据本发明的再一个方面，所述***件的所述凸起部分位于共同的第一平面中，所述***件的所述凹陷部分位于与所述共同的第一平面轴向间隔开的共同的第二平面中。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将更容易理解本发明的这些和其他特征和优点，其中：
图1是根据本发明的一个方面构造的承窝组件的正视图；
图2是图1的承窝组件的剖视图；
图3是图1的承窝组件的横截面和分解图；
图4是图1的承窝组件的一部分在模锻操作之后的放大视图；
图5是图1的承窝组件的保护罩的透视和局部正视图；
图6是图5的防护罩的***件的俯视图；和
图7是图6的***件的正视图。
具体实施方式
参照附图，其中相同的附图标记在若干视图中表示相应的部件，改进的承窝组件20的示例性实施例大致在图1-3中示出。在示例性实施例中，承窝组件20是球座组件20，其设计用于车辆悬架***，以将转向节(未示出)与控制臂(未示出)可操作地连接。然而，应该理解的是，承窝组件20可以用于一系列不同的汽车和非汽车应用中。
如图2和3所示，球座组件20的示例性实施例包括壳体22，壳体22具有限定内孔的内表面，该内孔沿中心轴线A从开口端24延伸到封闭端26。在示例性实施例中，壳体22具有外表面，该外表面成形为压配合到控制臂(未示出)的开口中。在示例性实施例中，润滑剂开口形成在壳体22的封闭端26中，并且加油嘴配件27容纳在润滑剂开口中，用于在球座组件20的初始制造期间和常规期间将润滑剂(例如油脂)引导到内孔中。壳体22的维护优选地制成单个整块金属件，例如钢或合金钢，并且可以通过任何合适的流程或工艺成形。
球座组件20还包括球头螺栓28，球头螺栓28具有球部分30和柄部分32。球部分30设置在壳体22的内孔中，并且柄部分32从通过开口端24从内孔伸出球形部分30，球形部分30该具有半球形弯曲的外表面。球头螺栓28优选地制成单个整块金属件，例如钢或合金钢，并且可以通过任何合适的流程或工艺成形
上轴承34和下轴承36均容纳在壳体22的内表面和球头螺栓28的球形部分30之间的内孔中，以允许球头螺栓28和壳体22相对于彼此自由旋转和铰接。轴承34，36具有半球形弯曲的支承表面，其与球头螺栓28的球形部分30的外表面的相对的半球面对面接触。轴承34，36优选地由金属制成但是可以由任何合适的材料制成，包括某些塑料。尽管示例性实施例包括两个轴承34，36，但应该理解的是，任何合适数量的轴承34，36。
承窝组件20还包括防尘罩38，防尘罩38密封抵靠壳体22和球头螺栓28，以密封壳体22的内孔内的润滑剂(例如油脂)并将污染物保持在内孔之外。防尘罩38包括弹性体罩主体40，弹性体罩主体40沿中心轴线A从第一罩端部42延伸到第二罩端部44。第一罩端部42容纳在壳体22的内孔中并且密封抵靠在壳体22的内表面上。在示例性实施例中，第一罩端部42呈径向向外延伸的凸缘42的形状，其以恒定的厚度围绕中心轴线A三百六十度(360°)形成。
如图4所示，弹性体罩主体40的下表面与上轴承34的上表面面对面接触。如该图所示，壳体22的外边缘弯曲，例如通过向内朝向中心轴线A模锻，以形成唇缘46，该唇缘46将轴承34，36，球头螺栓28的球形部分30，以及弹性体罩主体40的凸缘42限制在内孔中。如图所示，弹性体罩主体40的上表面与唇缘46的下表面面对面接触，以在防尘罩38和壳体22之间建立不漏的密封。
弹性护套主体40通过壳体22的开口端24延伸出内孔，第二罩端部44与球头螺栓28的柄部32面对面接触。弹性护套主体40优选地由氯丁橡胶或任何合适的橡胶或橡胶类材料制成，其能够弹性弯曲以允许防尘罩38与壳体22和球头螺栓28保持不漏的密封，因为在车辆运行期间，这些部件相对于一个部件旋转和铰接。
防尘罩38还包括***件48，***件48与弹性体罩主体40的凸缘42二次成型接合。即，***件48***模腔中，并且弹性体护套主体40围绕***件48模制，使得***件48至少基本上完全嵌入凸缘42的弹性材料内。在示例性实施例中，***件48制成单个整体件并具有围绕中心轴线A连续延伸的环形形状。在中心轴线A的周围，***件48延伸通过重复图案，该重复图案在多个凸起部分50和多个凹陷部分52之间交替。即，凸起部分50通过凹陷部分52彼此周向间隔开。反之亦然。凸起部分50位于第一共同平面中，凹陷部分52位于与第一公共平面轴向间隔开的第二共同平面中。***件48可以由金属或聚合物类材料制成，其基本上比罩主体40的橡胶或橡胶类材料更硬。
***件48还包括多个垂直部分54，所述垂直部分54在凹陷和凸起部分52，50之间延伸并使得凹陷和凸起部分52，50互相连接。在模锻或旋转操作期间，形成唇部46，该唇部46将弹性体罩主体40的凸缘42限制在内孔中，垂直部分54在形成唇部46时抵抗载荷或力，该唇部46被引入到罩主体40的凸缘42部分中以防止损坏弹性体罩体40。
垂直部分54相对于凹陷部分52和凸起部分50以钝角延伸。即，在示例性实施例中，垂直部分54不在凸起部分50和凹陷部分50之间上下(轴向)直线延伸。可以选择垂直部分54的沿着凸起、凹陷和垂直部分50，52，54的数量的角度和周向宽度，以在模锻或旋转操作期间优化***件48对柱负载的抵抗力。也就是说，垂直部分54的角度可以增加以允许在模锻操作期间***件48的更多偏转，或者可以减小角度以减小在模锻操作期间***件48的偏转。
交替的凸起和凹陷部分50，52的模式还在弹性体罩主体40和***件48之间提供极其坚固和耐用的密封，从而消除了使用粘合剂来附接这些部件的需要。凸起部分50的上表面和凹陷部分52的下表面都模制在罩主体40的弹性材料内，使得***件48不直接接触壳体22的唇缘46或上轴承。因此，至少基本上整个***件48嵌入罩主体40的凸缘42的弹性材料内。在示例性实施例中，***件48的凹陷部分52提供罩主体40的弹性材料的区域具有比覆盖凸起部分50的上表面的材料的厚度大得多的厚度。因此，***件48控制罩主体40的弹性材料被压缩的位置以及在模锻后它未被压缩的位置。如果在旋转或型锻操作期间弹性体护套主体40的任何部分被切割或损坏，则***件48的相对侧上的弹性体材料可保持流体不漏的密封。同样，***件48的内周和外周也模制在保护罩主体40的弹性材料内。
防尘罩38和壳体22之间的初级密封是弹性防护罩40的凸缘42和上轴承34的上端面之间的接触，并且防尘罩38和壳体22之间的二级密封是防尘罩38的凸缘42部分与唇缘46的下表面之间的接触。
承窝组件20的示例性实施例的组装开始于将下轴承36***壳体22的内孔中，然后将球头螺栓28的球形部分30***内孔中以在球部分30和下轴承36之间建立面对面接触。接下来，将上轴承34***壳体22中，以在第二轴承和球头螺栓28之间建立面对面接触。然后，将防尘罩38的凸缘42***壳体22的内孔中，使得凸缘42部分的下表面直接接触第二轴承的上表面。接下来，壳体22的开口端24变形(优选地通过型锻或旋转)以提供具有下表面的唇缘46，该下表面直接接触防尘罩38的凸缘42的上表面，从而永久地将凸缘42、轴承34，36和球头螺栓28的球形部分30限制在壳体22的内孔内。也就是说，凸缘42被壳体22的唇缘46限制，以在防尘罩38和壳体22之间建立密封，以及将部件保持在壳体22的内部。
显然，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。术语“上”和“下”的使用是指各个附图中的结构的方向，并不旨在限制或要求任何特定的取向。另外，应该理解，所有权利要求和所有实施例的所有特征可以彼此组合，只要它们不相互矛盾即可。

Claims (15)

1.一种承窝组件，包括：
壳体，其具有沿中心轴线延伸的内孔；
螺栓，其具有设置在所述壳体的所述内孔中的第一部分和穿过所述壳体的开口端从所述内孔延伸出的柄部分；
防护罩，其包括由弹性材料制成的由第一罩端部延伸到第二罩端部的罩主体，所述第一罩端部收容在所述壳体的所述内孔中，并可操作地被所述壳体密封，所述第二罩端部可操作地被所述球头螺栓的所述柄部分密封；
所述防护罩还包括与所述弹性体罩主体的所述第一罩端部二次成型接合的***件；以及
所述***件包括通过多个凹陷部分彼此周向间隔开的多个凸起部分，并且还包括将相邻的所述凸起部分和所述凹陷部分互连的多个垂直部分。
2.如权利要求1所述的承窝组件，其中，所述壳体的所述开口端具有径向向内延伸的唇缘，所述唇缘将所述螺栓的所述第一部分和所述罩主体的所述第一罩端部限制在所述壳体的所述内孔内。
3.如权利要求3所述的承窝组件，还包括设置在所述壳体的所述内孔中的至少一个轴承，其中，所述弹性体罩主体与至少一个所述轴承的端面面对面接触以在所述防护罩和所述壳体之间建立一个初级密封。
4.如权利要求3所述的承窝组件，其中，所述罩主体的所述弹性材料与所述壳体的所述唇缘面对面接触，以在所述防护罩和所述壳体之间建立二级密封。
5.如权利要求2所述的承窝组件，其中，所述径向向内延伸的唇缘弯曲到所述壳体中。
6.如权利要求2所述的承窝组件，其中，所述垂直部分相对于所述凸起部分和凹陷部分以钝角延伸。
7.如权利要求4所述的承窝组件，其中，所述***件的所述凸起部分位于共同的第一平面中，并且其中所述***件的所述凹陷部分位于与所述共同的第一平面轴向间隔开的共同的第二平面中。
8.如权利要求1所述的承窝组件，其中，所述***件由金属或刚性塑料材料制成。
9.一种制造承窝组件的方法，包括以下步骤：
准备具有多个凸起部分且具有多个垂直部分的***件，所述凸起部分通过多个凹陷部分彼此周向间隔开，所述多个垂直部分将相邻的所述凸起部分和所述凹陷部分互相连接；
在所述***件的至少一部分周围用弹性体材料模制所述罩主体的第一罩端部，并且所述罩主体从所述第一罩端部延伸到第二罩端部；
将螺栓的第一部分***壳体的内孔中，使得所述螺栓的柄部分通过所述壳体的开口端从所述内孔伸出；
通过所述开口端将罩主体的所述第一罩端部***所述壳体的所述内孔中；
用所述壳体的内表面密封所述罩主体的所述第一罩端部；以及
用所述壳体的所述柄部分密封所述罩主体的所述第二罩端部。
10.如权利要求9所述的制造承窝组件的方法，其中，所述用所述壳体的内表面密封所述罩主体的所述第一罩端部的步骤进一步限定为径向向内弯曲所述壳体的边缘以呈现径向向内延伸的唇缘，所述唇缘覆盖所述罩主体的所述第一罩端部以将所述罩主体的所述第一罩端部和所述螺栓的所述第一部分限制在所述壳体的所述内孔中。
11.如权利要求10所述的制造承窝组件的方法，还包括将至少一个轴承***到所述壳体的所述内孔中的步骤。
12.如权利要求11所述的制造承窝组件的方法，还包括用所述至少一个轴承的一个端面密封所述罩主体的所述第一罩端部的步骤。
13.如权利要求12所述的制造承窝组件的方法，还包括建立所述罩主体的所述第一罩端部和所述壳体的所述唇缘之间，以及所述罩主体的所述第一罩端部和所述至少一个轴承的所述端面之间的面对面接触的步骤。
14.如权利要求9所述的制造承窝组件的方法，其中，所述***件的所述垂直部分以相对于所述凸起和凹陷部分呈钝角延伸。
15.如权利要求9所述的制造承窝组件的方法，其中，所述***件的所述凸起部分位于共同的第一平面中，所述***件的所述凹陷部分位于与所述共同的第一平面轴向间隔开的共同的第二平面中。
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