阅读说明：本技术 球窝接头组件 (Ball joint assembly ) 是由 罗杰·塞勒斯 于 2018-03-06 设计创作，主要内容包括：球窝接头组件(20)包括具有内壁(40)的壳体(26),所述内壁围绕沿中心轴线延伸的开孔。具有容纳在所述壳体的所述开孔中的球形部分(48)和通过所述壳体的开口端突出所述开孔的柄部分(50)的球头螺栓。设置在所述壳体的所述内孔中,并插入在所述球头螺栓的所述球形部分和所述内壁之间的一对轴承(56,58)。每一所述轴承具有与所述球头螺栓的所述球形部分面对面接触的弯曲的内支承表面(60,62),以用于允许所述球头螺栓和所述壳体相对于彼此铰接。每一所述轴承还具有与所述内壁可滑动接触的外支承表面(64,66)。用于将所述轴承沿相反的轴向方向偏压在所述球头螺栓的所述球形部分上的一对偏置元件(70,72),使得所述球头螺栓在使用所述组件之前可相对于所述壳体在所述轴向方向移动。(The ball joint assembly (20) includes a housing (26) having an inner wall (40) surrounding an aperture extending along a central axis. A ball stud having a bulbous portion (48) received in the aperture of the housing and a shank portion (50) projecting through the open end of the housing out of the aperture. A pair of bearings (56,58) disposed in the bore of the housing and interposed between the spherical portion and the inner wall of the ball stud. Each of the bearings has a curved inner bearing surface (60,62) in face-to-face contact with the spherical portion of the ball stud for allowing the ball stud and the housing to articulate relative to one another. Each bearing also has an outer bearing surface (64,66) in slidable contact with the inner wall. A pair of biasing elements (70,72) for biasing the bearing against the spherical portion of the ball stud in opposite axial directions such that the ball stud is movable in the axial directions relative to the housing prior to use of the assembly.)

具体实施方式

的详细说明

参照所有附图，其中相同的数字在几个视图中表示相应的部件，包括根据本发明的一个方面构造的示例性的一对球形接头组件20的车辆悬架系统总体上在图1中示出。如图所示，示例性球窝接头组件20构造成用于将轴22与转向节24可操作地连接，以将转向节24相对于轴22保持在预定的固定角度，从而允许精确地设定附接到其上的车轮的外倾角和脚轮，并在转动车辆时，允许转向节24相对于轴22绕轴线枢转。然而，应该理解的是，球窝接头组件20可以用于汽车和非汽车应用的范围。

现在参照图2和图3，在示例性实施例中，球窝接头组件20具有筒式结构，其具有壳体26，壳体26构造成压配合到转向节24上的第一开口中。壳体26具有外壁，该外壁具有径向向外延伸的凸缘28，凸缘28限定了用于将壳体26压配合到转向节24的第一开口中的止动点。外壁还具有周向延伸的凹槽30，该凹槽30与径向向外延伸的凸缘28轴向间隔开，以用于接收固定环32，固定环32将壳体26与转向节24锁定。示例性壳体的外壁还具有多个周向间隔开的滚纹34，用于改善壳体26和转向节24之间的压配连接。

现在参照图4，在球窝接头组件20的第一示例性实施例中，壳体26由两个部件组成，包括主体部件36和轴承套38，轴承套38压配合到主体部件36的开口中。轴承套38具有内壁40，该内壁围绕沿中心轴线A从主体部件36的下壁42延伸到开口端的开孔。也就是说，开孔具有至少基本封闭的端部和开口端。在该实施例中，内壁40具有圆柱形状，因为它沿着从封闭端到开口端的轴向长度具有恒定的直径。下壁42具有润滑剂开口，该润滑剂开口接收Zerk配件44，用于在初始组装期间和球窝接头组件20的常规维护期间将润滑剂(例如油脂)输送到壳体26的开孔中。

壳体26的主体部件36和轴承套38优选地由金属制成，例如铁，钢，钢合金，铝或铝合金，并且优选地通过铸造，锻造和/或机加工成形。具体地，在第一示例性实施例中，主体部件36由非气体碳化的AISI 1018钢制成，并且轴承套38由气体碳化的AISI 1018钢制成，使得主轴承套38的材料比主体部件36更硬，以吸收力并抵抗磨损，同时允许相对较软的主体部件36在模锻操作期间变形，这将在下面进一步详细描述。

球窝接头组件20还包括球头螺栓46，球头螺栓46具有球形部分48和柄部分50。球形部分48容纳在壳体26的开孔中，并且柄部分50通过开口端伸出壳体26，用于与轴22连接。球头螺栓46的球形部分48具有半球形弯曲的外部表面，其外径类似于壳体26的内壁40的恒定直径，使得球形部分48的赤道与内壁40直接接触或接近中心轴线A三百六十度(360°)接触。这允许在车辆的操作期间，径向载荷在球头螺栓46和壳体26之间直接传递。然而，球部48和内壁40之间的接触足够松弛，以允许球头螺栓46在车辆操作期间相对于壳体26绕中心轴线A旋转。还应当理解，当球窝接头组件20安装在车辆上时，取决于球头螺栓46的定向，球形部分48和内壁40之间的接触可能不是沿着球形部分48的赤道。

返回参照图3，在示例性实施例中，衬套52***在球头螺栓46的柄部分50和轴22的开口之间。衬套52具有偏心定位的开口，用于允许附接的车轮的外倾角通过使套管52相对于转向节22旋转来调节转向节22。球头螺栓46优选地制成单件金属，例如钢或合金钢，但是可以采用任何合适的材料，并且球头螺栓46可以通过任何合适的工艺成形。优选地由诸如橡胶的弹性材料制成的防尘罩54密封抵靠壳体26的外壁和球头螺栓46的柄部分50，以将润滑剂容纳在内孔中并将污染物保持在内孔之外。防尘罩54可采用任何合适的配置。

一对轴承56，58(下文称为上轴承56和下轴承58)设置在壳体26的内孔中，并均***球头螺栓46的球形部分48和内壁40之间。轴承56，58中的每一个具有弯曲的内支承表面60，62，其与球头螺栓46的球形部分48的外部表面可滑动地接触，以允许球头螺栓46和壳体26相对于彼此旋转和铰接，例如，当将球窝接头组件20与车辆的轴22和转向节24连接时。如图所示，弯曲的上支承表面60与球形部分48的上半球面对面接触，并且弯曲的下支承表面62与球形部分48的下半球面对面接触。

上轴承56和下轴承58在壳体的开孔中通过间隙彼此轴向间隔开，并且球头螺栓46的球形部分48的外表面与内壁40之间的接触发生在该间隙内。上轴承56和下轴承58和/或球头螺栓46的球形部分48的外表面可设置有一个或多个润滑剂槽(未示出)，用于改善开孔内的润滑流动。上轴承56和下轴承58的形状和结构优选相同，以通过规模节约降低制造成本。上轴承56和下轴承58优选地由金属制成，例如钢或合金钢，但是可以替代地由包括某些塑料的任何合适的材料制成，并且可以通过任何合适的工艺或多个工艺成形。

上轴承56和下轴承58中的每一个还具有外支承表面64，66，外轴承表面64，66具有大致恒定的外径，该外径稍微小于壳体26的内壁40的直径，使得内壁40沿径向方向约束上轴承56和下轴承58，但允许上轴承56和下轴承58相对于壳体26在轴向方向上浮动或移动。

在球窝接头组件20的第一示例性实施例中，邻近开孔的开口端的壳体26的顶部边缘变形(例如，通过锻造)以呈现径向向内延伸的唇缘68，其部分地封闭开口端，以将轴承套38，上轴承56和下轴承58，以及球孔螺栓46的球形部分48限定在内孔中。在锻造操作完成之后，轴承套38在轴向方向上从下壁42延伸到壳体26的唇缘68的固定长度。

球窝接头组件20还包括一对环形的偏置元件70,72(下文中称为上偏置元件70和下偏置元件72)，它们设置在壳体26的内孔中并且在球窝接头组件20安装在车辆中之前和期间，沿轴向方向自动对中球头螺栓46。具体地，下偏置元件72夹在壳体26的下壁42和下轴承58的平坦下表面之间并与之直接接触，并且上偏置元件70夹在唇缘与上轴承56的平坦上表面之间并与之直接接触。在球窝接头组件20的该示例性实施例中，上偏置元件70和下偏置元件72由弹性和可压缩材料制成，并且在锻造在壳体26的开口端时略微弹性压缩。可选地，上偏置元件70和下偏置元件72可以是金属弹簧，例如波形弹簧。

当在锻造操作之后被压缩时，下部偏置元件72施加向上偏置力，其将下轴承58的弯曲下支承表面62偏压抵靠球形部分48的下半球，并且上偏置元件70施加向下偏置力，使上轴承56的弯曲的上支承表面60抵靠球形部分48的上半球。来自偏置元件70,72的偏置力彼此相反以使球头螺栓46朝向静止位置偏置，如图4所示，允许球头螺栓46在使用前相对于壳体26轴向移动。偏置元件70,72优选地是具有相等或基本相等的弹簧常数的低负载偏置元件，使得需要最小的力来使球头螺栓46相对于壳体26轴向移动并且使得运动导致偏置元件70,72之间的最小力差异。也就是说，当球头螺栓46从静止位置轴向移动时，来自进一步压缩偏置元件70,72中的一个的增加的偏置力和来自未压缩另一个偏置元件70,72的减小的偏置力将是最小的。因此，仅导致扭矩的轻微增加将使球头螺栓46和壳体26相对于彼此旋转。

在将球窝接头组件20安装在车辆上时，上偏置元件70和下偏置元件72允许球头螺栓46的轴向位置在由偏置元件70，72和轴承56，58建立的约束内相对于壳体26移动，防止球窝接头组件20被约束。例如，图5示出了球头螺栓46已经移动得更靠近壳体26的唇缘68，图6示出了球头螺栓46已经移动得更靠近壳体26的下壁42。

本发明的另一方面涉及一种制造球窝接头组件20的方法，例如图1-6中所示和上面讨论的球窝接头组件20。该方法的示例性实施例包括准备壳体26的步骤。该方法继续将下偏置元件72***壳体26的开孔中的步骤。该方法继续将下轴承58***内孔的步骤，使得其外支承表面66与壳体26的内壁40可滑动地接触。该方法继续将球头螺栓46的球形部分48***壳体26的开孔中的步骤，使得球形部分48的外部表面与下轴承58的弯曲的下支承表面62可滑动地接触。该方法继续将上轴承56***开孔中的步骤，使得弯曲的上支承表面60与球头螺栓46的球形部分48的外部表面可滑动地接触，并使得上轴承56的外支承表面64与壳体26的内壁4可滑动地接触。该方法继续进行将上偏置元件70***壳体26的开孔中的步骤。该方法继续进行部分地封闭壳体26的开口端的步骤，例如通过锻造，以提供径向向内延伸的唇缘68，该唇缘68将球头螺栓46的球形部分48，轴承套38，轴承56,58和偏置元件70,72限制在内孔中。该方法继续压缩第一和第二偏置元件70,72的步骤，以使弯曲的上支承表面60和下支承表面62抵靠球头螺栓46的球形部分48的外表面偏置。优选地，部分地封闭壳体26的开口端引起第一和第二偏置元件70,72的压缩。示例性方法还包括将壳体26与转向节24和轴22可操作地连接的步骤。

球窝接头组件120的替代实施例总体上在图7中示出，其具有相同的数字，由前缀“1”区分，表示与第一示例性实施例相对应的部件。第二实施例与第一实施例的区别在于，壳体126被制成金属的单部件，例如气体碳化AISI 1018钢。该替代实施例的壳体126还具有两个开口端，在一个端部处具有径向向内延伸并加工(未锻造或以其他方式变形)的唇缘168，并且在邻近另一端的内壁中形成有周向凹槽174。轴承156，158，偏置元件170，172和球头螺栓146的球形部分148都通过开口端与凹槽174一起***开孔中。以截头圆锥形状开始的盖板176然后扁平成与圆周凹槽174接合以封闭壳体126的端部并将轴承156，158，偏置元件170，172和球形部分148限制在开孔中。

显然，鉴于上述教导，本发明的许多修改和变化都是可能的。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于具体描述的方式实施。还应该理解，术语“上”，“下”和“底”是指图中所示的本发明的使能实施例的取向，并不意味着需要任何特定的取向。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。