一种轴承式球铰的制作方法

本发明涉及球铰结构设计领域，尤其是涉及适用于宽温度域、宽载荷范围场合的一种轴承式球铰。

背景技术：

在球铰结构设计开发过程中，尤其是在汽车底盘球铰开发中，由于客户的要求不同，球铰产品必须适应不同温度地区以及不同使用工况的车型需求。从温度上来讲，短期高温需要达到150℃，长期高温需要达到50℃，短期低温需要达到-50℃，长期低温需要达到-20℃。在如此宽温度域的要求下，目前常用的球铰类产品的适应性较差，尤其是在极端环境温度下，由于材料性能衰减很大，导致球铰无法满足功能需求。同时，从载荷上来讲，现有的球铰类产品的自身强度有限，虽然可以通过加大球径来降低单位面积应力的方法来提高强度，但必然导致其结构庞大，无法满足安装空间的布置需要，尤其是重载、运动型车型。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种轴承式球铰，提高球铰在不同工况下的承载性能。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种轴承式球铰，包括球销套、球销座、滚珠以及球销和滚道，所述球销的球头部活动安装在球销座内腔中，在球销座上开设若干滚珠安装孔，所述的滚珠活动安装在滚珠安装孔中，所述的滚道上形成中空内腔、且滚道固定安装在球销套内腔中，所述的球销座固定安装在滚道内腔中。

优选地，所述的滚道包括上滚道和下滚道，所述的上滚道、下滚道分别为中空腔体结构，且由上滚道的中空内腔与下滚道的中空内腔相互贯通而形成滚道的中空内腔。

优选地，所述的上滚道与球销座之间的滚珠的分布密度小于下滚道与球销座之间的滚珠的分布密度。

优选地，所述下滚道的底部开设通孔。

优选地，所述球销座上的滚珠安装孔环球销座球面呈环形分布。

优选地，所述球销座上的滚珠安装孔的中间为球形孔、两端为圆柱形孔。

优选地，所述球销座与滚道之间形成过盈配合结构。

优选地，所述的滚道通过球销套端口部的铆边结构封装固定在球销套内腔中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在常温、轻载或中载等常规工况下，可以由球销座来承担载荷，而在重载荷或高温等恶劣工况下，则可以切换到由滚珠来分担载荷，从而使本发明在工作时能够根据实际工况充分发挥球销座、滚珠的各自作用，形成一个具有宽温度域、宽载荷范围的性能优异的球铰结构；即使是在极限的高、低温情况或者极限的重载荷情况下，本发明的球铰结构依然能够正常工作，不会发生失效，极大地提高了球铰在不同工况下的承载性能。

附图说明

图1为本发明一种轴承式球铰的剖视图。

图2为图1中的球销座上的滚珠安装孔示意图(局部放大图)。

图3为本发明一种轴承式球铰的装配爆炸图。

图中标记：1-球销套，2-球销座，3-滚珠，4-球销，5-滚道，21-滚珠安装孔，51-上滚道，52-下滚道，53-通孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2、图3所示的轴承式球铰，具体包括球销套1、球销座2、滚珠3以及球销4和滚道5，在球销座2上开设若干滚珠安装孔21，每一个滚珠安装孔21中活动安装滚珠3。所述的滚珠安装孔21一方面可以容纳滚珠3，使滚珠3在自由及工作状态下能固定在指定的分布位置，同时该滚珠安装孔21还可以存储润滑用油脂，以起到润滑的作用。所述的滚道5上形成中空内腔、且滚道5固定安装在球销套1内腔中；所述的球销座2固定安装在滚道5内腔中，所述球销4的球头部活动安装在球销座2内腔中。为了提高轴承式球铰的装配工作效率，所述球销座2与滚道5之间可以形成过盈配合结构，所述滚道5也可以通过球销套1端口部的铆边结构封装固定在球销套1内腔中。

为了更加方便滚珠3的安装，并提高轴承式球铰的承载性能，通常，所述球销座2上的滚珠安装孔21环球销座2球面呈环形分布，所述滚珠安装孔21的中间设计为球形孔结构，而滚珠安装孔21的两端则分别设计为圆柱形孔，并且，位于球形孔口部的圆柱形直孔的孔径最好是小于或者略小于球形孔的孔径，如图2所示，这样就可以容易地将滚珠3留在球形孔位上，在将滚珠3装入球销座2上之后，保证滚珠3不会滑落出来。在具体安装时，所述的滚珠3从外面的圆柱形孔过盈压入球形孔中，该过盈量通常是0.08mm-0.1mm，球形孔与滚珠3之间的保证间隙通常是0.01mm-0.02mm。优选地，还可以通过圆柱形孔注入润滑用油脂，从而一次性解决球铰产品的润滑问题，而且可以长期使用，不需要后期加注及维护。

为了降低轴承式球铰的加工难度，提高装配作业效率，可以将滚道5分成上滚道51和下滚道52，所述的上滚道51、下滚道52分别为中空腔体结构，所述上滚道51的中空内腔与下滚道52的中空内腔相互贯通而形成滚道5的中空内腔，如图1、图3所示。在下滚道52的底部开设通孔53，以方便油脂排出并提高散热性能。优选地，所述上滚道51与球销座2之间的滚珠3的分布密度小于下滚道52与球销座2之间的滚珠3的分布密度，以优化球铰的承载能力。另外，根据球铰的实际承载需要，该滚珠3的分布密度可以根据承载需要进行调整。

所述的球销套1优选为金属件，以使球销套1具有充分的塑性变形，且铆接性能优异。所述的球销座2优选为高分子材料，包括但不限于pa66、pom、peek、ptfe等材料，以便球销座2可以采用注塑成型方式进行加工，根据塑料脱模结构设计的需要，还可以在球销座2上开设各类脱模槽，以避免球销座2注塑成型后无法脱模，这样不仅有利于降低加工成本，而且球销座2的摩擦系数很小、自润滑性能良好、转动力矩及摆动力矩低。所述的滚珠3、球销4、上滚道51、下滚道52分别优选为金属件，其球面硬度大于55hrc。所述的上滚道51、下滚道52内腔中允许开设环形槽，这样可限定滚珠3的运动轨迹在水平圆环上。

在具体球铰装配作业中，如图3所示，所述的下滚道52先径向过盈装入球销套1内腔中，然后，所述球销座2在对正孔位后装入下滚道52，接下来，所述的上滚道51对正孔位后装入球销套1、并压住球销座2，最后，所述的球销套1通过其端口部的铆接变形，利用其端口部的铆接边压住上滚道51，即可实现球铰结构的最终装配锁紧的工作状态。需要指出的是，所述的球销座2应先在各滚珠安装孔21内注入润滑脂，然后将球销4装入球销座2内，再将滚珠3压入各滚珠安装孔21的球形孔内。

上述的最终装配锁紧的球铰结构为一种双轴承球铰结构，分别是由球销4与球销座2形成的金属与高分子材料滑动摩擦副的轴承、由球销4与滚珠3以及上滚道51、下滚道52形成的金属与金属滚动摩擦副的轴承。其中，所述的球销套1将上滚道51、下滚道52封装在球销套1的中空内腔，通过金属件的塑性大变形可以有效地实现连接作用，并使上滚道51、下滚道52闭合在一起而形成一个完整的球面，由于球销套1的中空内腔为圆柱体形结构的中空腔体，使得上滚道51、下滚道52可以实现精确的定位。所述球销座2的外球面分别与上滚道51、下滚道52的内球面形成过盈配合，球销座2被固定在由上滚道51、下滚道52共同形成的内腔中，在常规工况下，所述的上滚道51、下滚道52与球销座2内的滚珠3不会发生接触，但是，在高温、重载荷等恶劣工况下，球销座2受力发生较大的弹性变形后，上滚道51、下滚道52将会与球销座2内的滚珠3发生接触，从而使滚珠3也承受载荷。所述球销座2的内球面包裹住球销4的球头部、且球销4的球头部可以在球销座2内腔中自由转动。在常规工况下，所述的球销4与球销座2内的滚珠3不会发生接触，但是，在高温、重载荷等恶劣工况下，球销座2受力发生较大的弹性变形后，球销4将会与球销座2内的滚珠3发生接触，从而使滚珠3也承受载荷。

上述双轴承球铰结构适用于各类球铰的应用场合，尤其适用于汽车底盘球铰类产品。该球铰在常温、轻载和中载等常规工况下，由球销座2承担载荷，在重载荷或高温等恶劣工况下，由滚珠3承担载荷，以充分发挥金属的高硬度、高抗拉强度和耐高温等性能特点，弥补了高分子材料的耐高温和重载能力不足的缺陷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。