悬挂接头轴承的制作方法

专利名称：悬挂接头轴承的制作方法
悬挂接头轴承
相关技术的交叉参照 无
关于联邦资助研究的声明 无
背景技术：
本发明涉及悬接轴承，特别是一种改进的悬接轴承，它具有非均匀的润
滑和去应力(stress-relief)槽，这些槽布置在一个圆周附近的最佳位置上， 从而使轴承壳体内可以出现轴向上的运动，并同时在径向上锁定。
传统的悬挂接头，以及其它的可移动的承窝(socket)，举例来说，用于汽 车的转向和悬架系统上。承窝包括内表面为圆柱形或圆锥形的一个壳体、一 个柱头在壳体中的球头柱和一个或多个在壳体中支承柱头的轴承部件。传统 上，轴承部件由合成树脂或烧结合金构成。这些部件通过一个开口装入到壳 体中，而该柱则通过一个沿轴线设置的开口向外延伸。这个开口可以是用于 安装部件的同一个开口，或者是沿轴线对置的开口。
在传统上，如果在壳体上有两个开口，其中一个开口由一个盖板通过旋 接、模锻或焊接封闭。 一旦固定在适当位置上，盖板直接压在轴承部件上或 是通过弹性橡胶或弹性钢制的中间件间接地压在轴承部件上。或者，对于只 有一个开口的壳体， 一旦部件在适当位置上，并且球头柱从开口伸出，开口 的周边被弯曲或巻曲以固定部件，但同时允许球头柱运动。
相对于壳体，柱头或可移动的承窝是转动的和/或铰接的，而当滑动表面 被完全硬化后，在壳体中的传统轴承部件的性能是最优的，因为它可以很好 地经受传统的轴承部件在运动时所产生的应力或磨损。在可移动的承窝中的 轴承部件要承受转动、轴向和径向的负载。相应地，使用经过硬化的材料将 会明显延长轴承部件和壳体的使用寿命。一旦被装配，可移动的承窝可用作许多机械系统中的负荷承载部件，包 括汽车的悬架和转向系统。上述应用中的可移动的承窝或球接头要经受不同 的运行条件，并可能需要承受很大的负荷。如果磨损变大，可移动的承窝或 球接头的性能将会降低，而在汽车中，会导致转向不稳定或使得悬架系统中 间隙过大或过于松动。为此，必须将可移动的承窝或悬挂接头的内部磨损减 少到最小。
在悬挂接头中的常规的下轴承，典型地来说，包括多个深度一致、等距 分布的径向槽。这些槽使轴承具有一定程度的灵活性，并为润滑剂提供通道 使其流到悬挂接头中的轴承表面，从而减少内部磨损，延长悬挂接头的使用 寿命。径向槽的结构要么带有与径向槽相关的高应力，要么具有很高的刚度。 如果轴承带有与径向槽相关的高应力，那么在悬挂接头的装配过程或之后的 使用过程中，轴承会断裂。如果轴承具有很高的刚度，可能会引发两个问题。 第一，如果轴承的外径向尺寸大于它所处的壳体的内径向尺寸，在装配时轴 承会很难与壳体配合。 一旦装在壳体中，轴承会在悬挂接头的轴向方向上被 "锁死"而无法运动，从而使布置在壳体中的其它轴向应变部件例如贝氏
(Belleville)垫圈失去功能。另外，如果轴承的外径向尺寸小于壳体的内径 向尺寸，轴承将会在壳体中在径向上出现松动。在使用过程中，松动的轴承 将会在壳体转动，并撞击壳体，从而明显地缩短了悬挂接头的使用寿命。
为此，需提供一种改进的承窝下轴承，它具有提供在径向上的灵活性并 使润滑剂流到轴承表面的功能，但同时它的应力是最小的，并且在结构上使 转动被"锁止"而同时又可在轴向上运动。

发明内容
简单地说，本发明提供一种改进的轴承，用于可移动的承窝和悬挂接头。 该改进的轴承是环形的，具有与悬挂接头的壳体或可移动的承窝的内部相配 合的外部尺寸。该轴承的内表面通常为半球形或圆锥形，以容置壳体中铰接 的柱体的头部。三个或更多的径向槽布置在内表面上。每个径向槽具有不同 的径向尺寸，并在结构上优化使改进的轴承中的应力和刚度降到最低，由此， 轴承在壳体中时，在径向上被锁止，但仍可以在轴向上运动。
本发明的另一个实施例提供一种改进的轴承，用于可移动的承窝和悬挂接头。该改进的轴承是环形的，具有与悬挂接头的壳体或可移动的承窝的内 部相配合的外部尺寸。轴承的内表面通常为半球形或圆锥形，以容置壳体中 铰接的柱体的头部。五个径向槽对称地布置在内表面，并且环形上具有一个 断裂或断口。第一径向槽具有第一径向尺寸。在第一径向槽的每侧布置着第 一对相邻的径向槽，它们具有比第一径向尺寸大的第二径向尺寸。第二对径 向槽与第一对相邻的径向槽沿轴线对置，它们具有比第二径向尺寸大的第三 径向尺寸。轴承的环形形状上的断裂或断口与第一径向槽沿轴线对置。每个 径向槽及断口具有优化的结构，使改进的轴承中的应力和刚度降到最低，由 此，轴承可以在壳体中，在径向上被锁止，但仍可以在轴向上运动。
本发明的上述或其它目的、特性和优点以及优选实施例将通过附图和下 面的描述得到详细说明。


下面的附图是本发明说明书的一部分，其中，
图1是传统的球窝接头的分解断面图2是图1中的球窝接头的装配断面图3是传统的带槽轴承的顶视图4是本发明中的带槽轴承的顶视图5是本发明中的另一种带槽轴承的顶视图6是图5中的轴承的断面图7是本发明的第二种带槽轴承的断面图。
各图中相对应的零件采用对应的附图标号。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不仅限于实施例。 说明书可以使本技术领域的专业人员清楚地理解并使用本专利，它描述了若 干实施例以及对本发明的改动、变型、替换和应用，包括目前认为是实施本 发明的最佳方式。
图1是传统的悬挂接头8的分解图。壳体10 —般为圆柱体，其内包括有 球接头8的各内部部件，并具有一个中心孔径R不一致的中心孔12，其后端14为封闭的，前端16为敞开的。壳体10的外表面18可以与中心孔12的轮 廓大致相同。在图示的实施例中，表面18上形成了环形法兰20。法兰20用 于对球接头10与其他部件(图未示)的接合进行限位。可以理解的是，法兰 20也可以用于其它特定形式的安装，如使用螺纹或其它连接器(图未示)。
为了装配球接头8，将尺寸与中心孔12配合的贝式垫圈22放置到封闭 的后端14上。在装配悬挂接头的部件时，贝式垫圈22提供具有弹性的轴向 应变性能。接着，将尺寸与中心孔12配合的下轴承24放置在壳体10中。下 轴承24包括一个轴向上与壳体的垂直轴VA对准的中心孔26，并且下轴承24 的外表面28与中心孔12的内部的曲率相对应。
柱体30具有一个通常为圆柱形的本体32和一个扩大的球形头34，它被 布置在中心孔12中，这样，球形头34与放置在壳体10中的轴承24的相应 的半球形内表面36接合。柱体30的本体32包括一个靠近球形头34的颈部 38、 一个中央部40和一个直径均匀的窄上部42。颈部38的尺寸与壳体10 的中心孔12匹配，中央部40和上部42则从壳体10向外延伸穿过敞开的前 端16。为了将球形头34固定在壳体10之中，将第二或上轴承44放置在中 心孔12中，该轴承具有弯曲的内表面46，它将靠近颈部38的球形头34的 一部分包围。接着，壳体10上厚度变薄的环形区域47向内翻或倾斜以便将 上轴承44保持在中心孔12中，同时固定住柱体30。最后，将防尘罩48沿 着柱体30的外露部分固定在壳体10之上。
如图2所示，在装配状态下，球形头34位于下轴承24和上轴承44之间， 限定了柱体30的圆锥形运动的范围。本领域的技术人员将会发现，根据悬挂 接头8的特定用途，在结合轴承24和44的结构的条件下，壳体10和柱体 30可以采用多种形状和结构。例如，柱体30可以包括半球形头、圆锥形头 或圆柱形头，或者圆柱形柱体可以包括螺纹50、孔52、或用于附加外部部件 的槽(图未示)。
如上所述，本领域的技术人员将会发现，根据悬挂接头8的特定用途， 固定在壳体10中的悬挂接头8的各种内部部件可以在尺寸和形状上变化，因 此，前面所描述的球接头8只是用来对采用本发明的轴承的实施例进行说明。
图3是传统的下轴承24的顶视图。轴承24通常为环形，具有与壳体IO 的中心孔12相配合的外半径Rl。半球形的内表面36被多个尺寸一致的径向槽54和断口 56中断。每个槽54以及断口 56具有相同的径向深度R2和相同 的宽度W，并围绕着轴承24的轴VA等距地分布，形成一个均匀的图案。
图4是本发明中经过改进的下轴承100的顶视图，它用来取代悬挂接头 8中的下轴承24。轴承100具有一个环形的本体，其外径向尺寸Rx与壳体 10的中心孔12相配合，这样，在装配了悬挂接头8之后，轴承100在中心 孔12中被锁定而不会发生径向或旋转运动，但可以沿着轴VA在轴向上运动。 如图4所示，轴承100的内表面101优选地包括五个径向槽，通常表示为102， 还包括在轴承环形本体100上的断口或缺口 104。在断口 104与Y轴对齐的 情况下，径向槽102和断口 104沿Y轴对称布置。
沿着Y轴将轴承100从顶部到底部分成两半的平面的每侧上的径向槽 102优选成镜像对称。在Y轴平面一侧的每个径向槽102具有唯一的径向尺 寸，这样，在轴承100中不会有超过两个的径向槽102具有相同的径向尺寸。
优选的是，径向槽102A具有径向尺寸Ra，在Y轴平面的对置侧的每个 径向槽102B具有径向尺寸Rb，其中，Rb>Ra，而在Y轴平面的对置侧的每 个径向槽102C沿轴线与径向槽102B相对，并且具有径向尺寸Rc，其中，Rc > Rb。轴承100中的断口 104沿轴线与径向槽102A对置，并使轴承100的 环形结构完全断开。
如图4所示，每个径向槽102A、 102B和102C优选地在尺寸上不一致， 并且端部区域106通常加大并且其断面呈圆形，而颈部区域108则变小，以 便在结合径向槽102的情况下使轴承100中的应力和刚度降到最小，并同时 保证有足够的轴承与柱体接触。本领域的技术人员将会发现，每个径向槽102 的特定形状可以与图4中所示不同，并且，槽可以沿着其径向尺寸具有统一 的宽度，或者端部区域106的直径等于颈部区域108的宽度。相应地，轴承 100中的径向槽102的数量不仅限于五个，更正确地说，可以是大于三的任 何数量。径向槽102和可选的断口 104沿着轴承100的内表面101布置，这 样，轴承内的应力就被均匀地分散。轴承100的Y轴的对置侧优选地成镜像 对称。
在使用本发明的轴承100的悬挂接头8的装配和操作过程中，可以看到 在轴承100中的应力被减少到最小并围绕着所有的径向槽102均匀分散，因 此，减少了疲劳，增加了轴承100的磨损寿命。相似的是，与传统的轴承24的配合公差相比，在壳体10中的轴承100的配合公差得到改进，这样，中心
孔12中的轴承100在径向上被锁定，但仍可以沿轴向在中心孔12中自由移 动，从而使轴向应变元件22可以有效地调节柱体30的轴向运动。
图5是本发明的下轴承的另一个实施例200的顶视图，这个下轴承用来 替代悬挂接头8中的下轴承24。轴承200具有一个环形的本体，其外径向尺 寸Rx与壳体10的中心孔12相配合，这样，在装配了悬挂接头8之后，轴承 200在中心孔12中就不会发生径向或旋转运动，但可以沿着轴VA在轴向上 运动。如图6所示，轴承200的内表面201通常为圆锥形，并优选地包括五 个径向槽，通常表示为202，还包括在轴承环形本体200上的断口或缺口 204。 在断口 204与Y轴对齐的情况下，径向槽202和断口 204沿Y轴对称布置。
沿着Y轴将轴承200从顶部到底部分成两半的平面的每侧上的径向槽 202优选成镜像对称。在Y轴平面一侧的每个径向槽202具有唯一的径向尺 寸，这样，在轴承200中不会有超过两个的径向槽202具有相同的径向尺寸。
优选的是，径向槽202A具有径向尺寸Rm，在Y轴平面的对置侧的每个 径向槽202B具有径向尺寸Rn，其中，Rn 〉 Rm，而在Y轴平面的对置侧的每 个径向槽202C沿轴线与径向槽202B相对，并且具有径向尺寸Ro，其中， Ro>Rn。轴承200中的断口 204沿轴线与径向槽202A对置，并使轴承200的 环形结构完全断开。
如图5所示，每个径向槽202A、 202B和202C优选地在尺寸上不一致， 并且端部区域206通常加大并且其断面呈圆形，而颈部区域208则变小，以 便在结合径向槽202的情况下使轴承200中的应力和刚度降至最小，并同时 保证有足够的轴承与柱体的接触。本领域的技术人员将会发现，每个径向槽 202的特定形状可以与图5中所示不同。相应地，轴承200中的径向槽202 的数量不仅限于五个，更正确地说，可以是大于三的任何数量。径向槽202 和可选的断口 204沿着轴承200的内表面201布置，这样，轴承内的应力就 被均匀地分散。轴承200的Y轴的对置侧优选地成镜像对称。
在使用本发明的轴承200的悬挂接头8的装配和操作过程中，可以看到 在轴承200中的应力被减少到最小并围绕着所有的径向槽202均匀分散，因 此，减少了疲劳，增加了轴承200的磨损寿命。相似的是，与传统的轴承24 的配合公差相比，在壳体10中的轴承200的配合公差得到改进，这样，中心孔12中的轴承200在径向上被锁定，但仍可以沿轴向在中心孔12中自由移 动，从而使轴向应变元件22可以有效地调节柱体30的轴向运动。
图7是本发明的下轴承的另一个实施例300的顶视图，该下轴承用来替 代悬挂接头8中的下轴承24。轴承300具有一个环形的本体，其外径向尺寸 Rx与壳体10的中心孔12相配合，这样，在装配了悬挂接头8之后，轴承300 在中心孔12中就不会发生径向或旋转运动，但可以沿着轴VA在轴向上运动。 轴承300的内表面301也是半球形，如轴承100中所示，或者是如轴承200 中所示的圆锥形，并优选地包括六个径向槽，通常表示为302，还包括在轴 承环形本体300上的断口或缺口 304。在断口 304与Y轴对齐的情况下，径 向槽302沿Y轴平面成镜像对称布置，而在Y轴平面一侧的每个径向槽具有 唯一的径向尺寸，这样，在轴承300中不会有超过两个的径向槽302具有相 同的径向尺寸。
优选的是，在Y轴平面的对置侧的每个径向槽302A具有径向尺寸Rp， 而在Y轴平面的对置侧的每个径向槽302B具有径向尺寸Rq，其中，Rq>Rp， 而在Y轴平面的对置侧的每个径向槽302C沿轴线与径向槽302A相对，并且 具有径向尺寸Rs，其中，Rs>Rci。轴承300中的断口 304布置在Y轴上，并 使轴承300的环形结构完全断开。
如图7所示，每个径向槽302A、 302B和302C优选地在尺寸上不一致， 并且端部区域306通常加大并且其断面呈圆形，而颈部区域308则变小，以 便在结合径向槽302的情况下使轴承300中的应力和刚度降到最小，并同时 保证有足够的轴承与柱体接触。本领域的技术人员将会发现，每个径向槽302 的特定形状可以与图7中所示不同。相应地，轴承300中的径向槽302的数 量不仅限于六个，更正确地说，可以是大于三的任何数量。径向槽302和可 选的断口 304沿着轴承300的内表面301布置，这样，轴承内的应力就被均 匀地分散。轴承300的Y轴的对置侧优选地成镜像对称。
在使用本发明的轴承300的悬挂接头8的装配和操作过程中，可以看到 在,3CQ中韵应^M少到最小并围绕着所有的径向槽302 i^Mt因 此，减少了疲劳，增加了轴承300的磨损寿命。相似的是，与传统的轴承24 的配合公差相比，在壳体10中的轴承300的配合公差得到改进，这样，中心 孔12中的轴承300在径向上被锁定，但仍可以沿轴向在中心孔12中自由移动，从而使轴向应变元件22可以有效地调节柱体30的轴向运动。
优选的是，轴承IOO、 200、 300采用传统的烧结工艺由粉末金属形成， 但是，本领域的技术人员将会发现，本发明可以通过使用任何一种用于可移 动的承窝或悬挂接头的轴承材料实现，例如，成型金属或塑料。而且，本领 域的技术人员还将会发现，本发明不仅限于应用在悬挂接头的下轴承上，也 可应用在上轴承上。
根据上面所述，本发明的各目的将被实现，并可达到其它具有优点的效 果。在不偏离本发明的范围内，对上述结构进行各种改变，而在上述说明中 包含或附图中所示的所有内容是说明性的，不具有限制性。
权利要求
1.一种用于可移动承窝中的轴承，具有带有柱头的柱构件，和带有用于容置所述柱头的中心孔的壳体，包括一个环形轴承本体，在结构上位于壳体和壳体中心孔中的所述柱头之间，所述环形轴承本体具有一个外表面和一个用于接受柱头的一部分的内表面；其特征在于，所述内表面包括至少三个径向槽，所述径向槽中的两个具有第一径向深度，这个深度与另一个径向槽的径向深度不同。
2. 根据权利要求l所述的轴承，其特征在于，所述径向槽沿着所述轴 承的垂直轴对称布置。
3. 根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述径向槽的尺寸和布 置使所述轴承内的应力降到最低。
4. 根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述径向槽的尺寸和布置使所述轴承内的应力均匀分散。
5. 根据权利要求l所述的轴承，其特征在于，所述环形轴承本体包括 一个断口。
6. 根据权利要求l所述的轴承，其特征在于， 一个轴平面将所述环形 轴承本体分成第一和第二镜像部分。
7. 根据权利要求6所述的轴承，其特征在于，所述轴平面是Y轴轴平面。
8. 根据权利要求6所述的轴承，其特征在于，在所述第一和第二镜像 部分中，每个镜像部分中的的每个径向槽的径向深度，从第一径向槽中的最 小径向深度起，沿着每个径向槽逐渐增加，直到在最后的径向槽中达到最大。
9. 根据权利要求l所述的轴承，其特征在于，每个所述的径向槽包括 加大的端部部分和宽度縮小的颈部部分，所述的宽度缩小的颈部部分的宽度 小于所述的加大的端部部分的宽度。
10. 根据权利要求9所述的轴承，其特征在于，每个所述的加大的端部 部分具有一个环形的断面。
11. 根据权利要求9所述的轴承，其特征在于，每个所述径向槽的所述加大的端部部分均相同。
12. 根据权利要求9所述的轴承，其特征在于， 一个轴平面将所述环形 轴承本体分成第一和第二镜像部分；每个布置在一个镜像部分中的径向槽的所述宽度縮小的颈部部分具有唯一的长度。
13. 根据权利要求12所述的轴承，其特征在于，所述镜像部分中的每 个径向槽的唯一的长度，从第一径向槽中的最小径向深度起，沿着每个径向 槽逐渐增加，直到在最后的径向槽中达到最大。
14. 根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述环形轴承本体在壳 体中而不作径向运动。
15. 根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述环形轴承本体在壳 体中不作转动。
16. 根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述环形轴承本体在壳 体中沿轴向移动。
17. 用于汽车的悬挂接头，包括一个用于接纳一个柱头的壳体；一个轴承嵌件，布置在所述壳体和所述柱头之间，所述轴承嵌件包括至少三个布置于其上的径向槽和一个断口 ；其特征在于，所述每个径向槽具有一个径向深度；且在所述至少三个径 向槽中，具有相同径向深度的不超过两个。
18. 根据权利要求17所述的悬挂接头，其特征在于，所述轴承嵌件包 括五个径向槽，所述径向槽中的第一个与所述断口沿轴线对置，两对沿轴线 对置的径向槽等距地布置在所述第一径向槽和所述断口之间。
19. 根据权利要求18所述的悬挂接头，其特征在于，所述第一径向槽具有一个第一径向深度，该深度小于所述两对沿轴线对置的径向槽中的径向 深度。
20. 根据权利要求18所述的悬挂接头，其特征在于，所述两对沿轴线 对置的径向槽中的第二径向槽的径向深度，小于所述两对沿轴线对置的径向 槽中的第三径向槽的径向深度。
21. 根据权利要求17所述的悬挂接头，其特征在于，所述径向槽的尺 寸和布置使所述轴承内的应力降到最低。
22. 根据权利要求17所述的悬挂接头，其特征在于，所述径向槽的尺 寸和布置使所述轴承内的应力均匀分散。
23. 根据权利要求17所述的悬挂接头，其特征在于，所述轴承在所述 壳体中不作径向运动。
24. 根据权利要求17所述的悬挂接头，其特征在于，所述轴承在所述 壳体中不作转动。
25. 根据权利要求17所述的悬挂接头，其特征在于，所述轴承在所述 壳体中沿轴向移动。
26. 根据权利要求17所述的悬挂接头，其特征在于，所述轴承嵌件包 括六个径向槽。
27. 根据权利要求26所述的悬挂接头，其特征在于，第一对径向槽具 有第一径向深度，第二对径向槽具有第二径向深度，第三对径向槽具有第三 径向深度。
28. 根据权利要求27所述的悬挂接头，其特征在于，所述第一径向深 度小于所述第二径向深度，而所述第二径向深度小于所述第三径向深度。
29. 根据权利要求26所述的悬挂接头，其特征在于，所述轴承嵌件被 一个轴平面分成第一和第二镜像部分；所述六个径向槽形成三对径向槽，每 对径向槽被所述轴平面分成两个部分。
全文摘要
本发明提供一种改进的轴承，用于可移动的承窝和悬挂接头。该改进的轴承是环形的，具有与悬挂接头的壳体或可移动的承窝的内部相配合的外部尺寸。该轴承的内表面具有铰接的柱体的头部容置于壳体中的结构。三个或更多的径向槽布置在内表面上。每个布置在轴承内表面的一半部分上的径向槽具有一个相同的径向尺寸，使得径向槽结构优化，从而使改进的轴承中的应力和刚度降到最低，由此，轴承在壳体中，径向和转动被锁止，但仍可以在轴向上运动。
文档编号F16C11/06GK101321962SQ200580015118
公开日2008年12月10日 申请日期2005年3月15日 优先权日2004年3月16日
发明者乔治·施密特, 建 陆 申请人:费德罗-莫格尔公司