专利名称：同轴的滚花球形接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用在汽车和轻型货车应用中的压配型球形接头，尤其涉及一种替换球形接头组件，其适用于压制在悬挂部件中的之前使用过的且可能变形的容纳孔中。
背景技术：
很多汽车和轻型货车中的悬挂系统包括多个球形接头组件，用以与车轮枢转、旋转连接。如图I所示，球形接头通常包括球面轴承，该球面轴承将上和/或下控制臂连接至各自的转向节。这样的组件具有有限的使用寿命，并且当出现磨损迹象时需要替换。在典型的汽车或者轻型货车的使用寿命期间多次更换球形接头的情况并不少见。 球形接头组件通常具有安装在多个控制臂中的一个控制臂的容纳孔内的承窝壳体。这些承窝壳体可以采用多种不同的技术(例如通过直接的螺纹连接、与螺母定位件的锥度配合、点焊或者通过压配)来安装。压配球形接头组件通过外部承窝壳体和控制臂中的内部容纳孔之间的过盈配合固定在适当的位置。承窝壳体上的滚花增强了保持力。经常使用卡环来辅助压配连接，以确保承窝壳体不会在无意中分开。替换球形接头组件，S卩，作为备件而不是作为原始设备部件的球形接头组件通常设计为带有纵向延伸的键槽形式的超大滚花，用以确保与控制臂中的容纳孔紧密连接。例如，图3示出了这种类型的一个示例。按照众所周知的步骤，可以使用如图2所示的C型结构冲压工具来移除旧的、磨损的球形接头组件，并安装新的、替换球形接头组件。这些步骤可以包括使用图2中示出的套管状的容纳管和杯状的适配器。在汽车维修行业中涉及的机械结构和其它方面所面临的一个特殊问题在于将压配型球形接头替换到具有磨损和/或损坏的容纳孔的控制臂中。例如，如果一特定车辆之前经历过多次球形接头替换操作，则控制臂中的容纳孔可能变形或者变大，而且还可能因为之前的多次球形接头替换操作而硬化。在这种情况下，控制臂仅仅因为容纳孔磨损或者过量扩大而具有缺陷，就有可能建议替换整个控制臂。正如大家理解的，这样的情况会导致维修成本增加、不必要的浪费和消费者的不满。因此，在本领域中，有必要处理这样的情况压配型的替换球形接头组件需要被安装在车辆悬挂部件中的之前使用过的且可能变形的容纳孔中。而且，有必要防止容纳孔进一步变形，从而延长控制臂和其它此类悬挂部件的使用寿命。
发明内容
本发明涉及一种组件和用于将压配型的球形接头组件替换到车辆悬挂部件中的之前使用过的且可能变形的容纳孔中的方法。球形接头组件包括界定一中心轴的承窝壳体。该承窝壳体包括外部侧壁，该外部侧壁具有导入端和轴向隔开的外部限位凸缘。具有球形头部的可移动构件枢转地设置在承窝壳体中，并进一步包括从球形头部一般轴向延伸的安装轴。该壳体的外部侧壁包括多个一般为环形的滚花，每个滚花具有一个建立其外径的单独的顶部。这些滚花通过介于中间的压力平衡槽轴向地相互隔开。各滚花绕着中心轴同轴地设置。至少邻近导入端的第一个滚花具有小于邻近限位凸缘的最后一个滚花的外径。根据这些特性构造的替换球形接头组件特别适用于达到牢固地压配连接在车辆悬挂部件中的之前使用过的且可能变形的容纳孔中的目的。根据本发明的另一方面，提供了一种用于替换车辆悬挂部件中的球形接头组件的方法，该方法包括以下步骤提供具有固定在容纳孔中的磨坏的球形接头的车辆悬挂部件，然后从该悬挂部件中移走该磨坏的球形接头，以显露其中的容纳孔。该方法进一步包括提供具有外部侧壁的替换球形接头组件，该外部侧壁带有导入端和轴向隔开的外部限位凸缘。多个一般为环形的滚花绕着外部侧壁成形，每个滚花具有一个设置在其外径上的顶部。该滚花成形步骤进一步包括相对于邻近限位凸缘的最后一个滚花，将邻近导入端的第一个滚花的外径减小。每个滚花通过介于中间的压力平衡槽与相邻的滚花隔开。该方法进一步包括将替换球形接头强行压入悬挂部件中的显露的容纳孔中，同时，使顶部物料从至少 一个滚花转移到直接相邻的压力平衡槽中，以防止与容纳孔摩擦。本发明克服了现有技术的压配的球形接头组件存在的缺陷和不足。滚花的同轴定位与介于中间的压力平衡槽共同作用，以进一步减小悬挂部件中的容纳孔的变形，同时防止转移的物料在限位凸缘下方不利地堆积，从而使安装过程中产生的压力及容纳孔的变形最小化。
结合下文的详细描述和附图，本发明在所述的或者其它方面的特性和优点将更加容易理解，其中图I是车轮及其相关悬挂部件的典型、局部视图，该悬挂部件包括上控制臂、下控 制臂和转向节，并带有设置在它们之间的压配型球形接头组件；图2是压配的球形接头组件的典型视图，该球形接头组件通过采用C型结构冲压工具、安装套管和适配器安装在下控制臂中；图3是现有技术的承窝壳体的放大视图，即，由图2中的3所界定的区域放大形成的示图，并示出了传统的轴向的、键槽状的滚花；图4是根据本发明的替换球形接头组件的剖视图；图5是根据本发明的替换球形接头组件的局部正视图，该替换球形接头组件平稳地插入在悬挂部件的容纳孔中；图6是与图5类似的局部视图，但其进一步地示出了邻近承窝壳体的导入端的第一滚花，该第一滚花作为用于减小错位趋势的辅助(pilot)特征；图7是如图6的视图，其更进一步地示出了在完全固定状态下的球形接头组件；图8是承窝壳体的部分外部侧壁的放大的、局部视图，其示出了由本发明的一个实施例中的各滚花的顶部形成的锥形导入角；以及图9是另一个放大视图，其示出了将替换球形组件强行压入悬挂部件中的显露的容纳孔中，借此使顶部物料从相对较软的滚花的转移到压力平衡槽中，以防止与容纳孔摩擦，从而使对容纳孔内径的损坏最小化。
具体实施例方式参阅附图，其中相似的附图标记指示所有视图中的相似或相应的部分，图4中的10 一般示出了根据本发明的替换球形接头组件。该组件10包括杯状的承窝壳体12，该承窝壳体12优选地由金属(例如钢)制成，该承窝壳体12中设置有球头销16的连接的球形头部14，该球头销16同样优选地由钢或者其它适合的材料制成。该球头销16包括远离球形头部14、从承窝壳体12向外整体延伸的安装轴18。尽管从一个应用到另一个应用的安装轴18的具体形状和连接技术可以不同，但该安装轴18可以具有锥形的连接表面和螺纹端20。该承窝壳体12界定一中心轴A，并包括具有导入端22和轴向隔开的外部限位凸缘24的外部侧壁。如图5和6所示，在实际操作中，首先将导入端22插入悬挂部件28的容纳孔26中。如图7所示，在压配操作过程中，该承窝壳体12通过例如C型结构工具的旋拧来受压，直到限位凸缘24呈面对面接触地紧靠悬挂部件28。该承窝壳体12可以包括环槽30，一旦该组件10固定在悬挂部件28中，该环槽30用于容纳卡环或其它类型的附加阻挡装置。根据需要，可以使用防尘罩32来作为外壳，以密封承窝壳体12，使其和外部污染物隔离开，还可以将润滑剂或润滑脂保持在与球形头部的连接接触处。该组件10适用于通过润滑脂嘴34来容纳润滑脂或者其它润滑剂。现在请参阅图5-9，在放大详细图中示出了承窝壳体12，以更好地示出承窝壳体12的外部侧壁。外部侧壁的在其导入端22和限位凸缘24之间的部分设置有多个一般呈环形的滚花36。每个滚花36具有一个建立其各自外径的顶部38。该滚花36通过介于中间的压力平衡槽40相互轴向隔开。最佳的可能如图8和9所示，各滚花36的两侧面(flanks)42几乎径向延伸，以使其顶部38的各侧边和相邻的压力平衡槽40相互连接。在最后一个滚花36B和限位凸缘24之间设有辅助压力平衡槽44。滚花36优选地通过机加工操作形成，用以使加工硬化的影响最小化，从而使滚花36的材料的硬度保持在可能最柔软的状态。另外，该滚花36可以制造成这样邻近导入端22的第一滚花36A具有小于邻近限位凸缘24的最后一个滚花36B的外径。相对于悬挂部件28中的容纳孔26，该较小的滚花36A被设计成提供引导或导入特征，以帮助球形接头组件10在安装过程中居中，从而防止在无意中错位或者损坏悬挂部件28。优选地，这样的相对尺寸带来这样的维修方案将球形接头组件10压入悬挂部件28中，使得至少最后一个滚花36B和容纳孔26之间形成过盈配合，而不是第一滚花36A的顶部和容纳孔26之间形成过盈配合。在一个优选实施例中，如图8所示，所有滚花36的顶部38呈截头锥形对齐，其中虚线表示与最后一个滚花36B的直径相等的圆柱体。图9中的虚线表示理论上的容纳孔26的圆柱边缘，并突出显示了顶部38和容纳孔26之间的干涉程度朝向最后一个滚花36B的方向递增的方式。在一种可选择的结构中，所有顶部38都可以具有真正的圆柱形外部结构，然而只有阶梯形的直径提供相似的功能。在另外一种变化中，只有前面两个或三个滚花36A、36在它们的顶部38上制成锥形的导入结构，而在最后一个滚花36B之前的其余滚花36分别制成合适的圆柱形结构。当然，在不脱离本发明的宗旨的情况下，还可以有很多其它的变化。再次参阅图8和9，可以注意到，每个滚花36具有一个轴向宽度，而每个压力平衡槽40具有一个轴向的跨度。在一个典型的实施例中，滚花36和槽40之间的尺寸关系是这样的各滚花36的轴向宽度大于直接与其相邻的各压力平衡槽的轴向跨度的约50%。这里描述的结构提供安装方便、保持力及对齐功能的优点的集合，而没有现有技术设计中的发现的类似于图3的缺点。更具体地说，辅助各单独的滚花36的压力平衡槽40、44是考虑到了顶部物料(可以从图7和9中示出的卷曲物看出来)会在安装过程中掉落。如图3所示的传统的轴向滚花设计没有考虑到这种物料的掉落，因此，导致了被转移的物料逐渐积聚，这些物料会在该壳体的限位凸缘下方积聚，进而造成压力在安装过程中逐渐增大。通过本发明可以避免这样的缺陷，在本发明中，转移的顶部物料直接落入相邻的压力平衡槽40、44中，而不会造成应力和压力的不良积聚。因此，该容纳孔26的内径得到更好的保护，从而使以后的维修或替换操作成为可能。
如图5所示，滚花36优选为基本呈环形且不连续。然而，本领域的技术人员应该理解在一种可选择的结构中，滚花36可以以螺纹状样式切削，从而形成一些顶点型(Acme-style)螺纹图案，同时依然保持上文所述的其它关系和特性。这样的可选择的结构将形成一般呈环形的滚花而不是附图所示的基本呈环形的滚花。如前文提到的，优选地，采用常见的机械加工技术将滚花部36及相关的压力平衡槽40机械加工成金属承窝壳体12。换句话说，可以采用切削工具将物料从承窝壳体12上移除。这是相较于传统工艺来说的，该传统工艺要求高压锻造，用以移除物料并形成如图3所示的键齿状的滚花。另一方面，机械加工可以提供更好的过程控制并且减少机床的磨损。这样的设计可以通过机械师来进一步改进球形接头组件10的安装。这样的安装改进归因于第一滚花36上形成有导入锥度，且其它滚花36上也可能形成有导入锥度，使得承窝壳体12至少可以首先沿正确的方向容纳在容纳孔26中。另外，后面的同轴滚花36、36B设计为在安装过程中消除，从而保护配合的容纳孔26的内径，而不会像传统的轴向滚花的设计一样损坏该容纳孔。大量的压力平衡槽40给压入过程中掉落下来的转移的顶部物料提供了空间。这样可以避免传统的滚花设计(图3)带来的问题，该传统的滚花使转移的物料在壳体的限位凸缘下方堆积，从而造成不良的应力集中，并进一步地使容纳孔26损坏/变形。按照相关的法律规定描述了前述的发明，因此，说明书只作为示例而非对本质上的限定。公开的实施例的多种修改和变形可能对本领域的技术人员来说是显而易见的，并且属于在本发明的范围。因此，本发明提供的法律保护范围由以下的权利要求书限定。
权利要求
1.一种替换球形接头组件，该组件适用于压制在车辆悬挂部件中的之前使用过的且可能变形的容纳孔中，其特征在于，所述球形接头组件包括 界定一中心轴的承窝壳体，所述承窝壳体包括具有导入端和轴向隔开的外部限位凸缘的外部侧壁； 可移动构件和安装轴，该可移动构件具有枢转地设置在所述承窝壳体中的球形头部，该安装轴一般从球形头部轴向延伸； 所述壳体的所述外部侧壁进一步包括多个一般呈环形的滚花，每个滚花具有一个建立外径的单独的顶部，所述多个滚花通过介于中间的压力平衡槽相互轴向地隔开，每个所述滚花绕着所述中心轴同轴地设置； 至少邻近所述导入端的第一个所述滚花具有小于邻近所述限位凸缘的最后一个所述滚花的外径。
2.根据权利要求I所述的组件，其特征在于，邻近所述导入端的所述第一个滚花具有截头锥形的顶部。
3.根据权利要求I所述的组件，其特征在于，邻近所述限位凸缘的所述最后一个滚花具有真正的圆柱形顶部。
4.根据权利要求I所述的组件，其特征在于，每个所述滚花具有轴向宽度且每个所述压力平衡槽具有轴向跨度；每个所述滚花的轴向宽度大于每个与该滚花直接相邻的所述压力平衡槽的轴向跨度。
5.根据权利要求I所述的组件，其特征在于，每个所述滚花基本呈环形。
6.根据权利要求I所述的组件，其特征在于，所述滚花各自包括机加工的侧面，该侧面使所述单独的顶部与直接相邻的所述压力平衡槽相互连接。
7.根据权利要求I所述的组件，其特征在于，该组件进一步包括设置在所述最后一个滚花和所述限位凸缘之间的辅助压力平衡槽。
8.一种替换球形接头组件，该组件适用于压制在车辆悬挂部件的容纳孔中，其特征在于，所述组件包括 车辆悬挂部件，其包括具有内径的容纳孔； 界定一中心轴的承窝壳体，所述承窝壳体包括具有导入端和轴向隔开的外部限位凸缘的外部侧壁； 可移动构件和安装轴，该可移动构件具有枢转地设置在所述承窝壳体中的球形头部，该安装轴一般从球形头部轴向延伸； 所述壳体的所述外部侧壁进一步包括多个一般呈环形的滚花，这些滚花各具有一个建立外径的单独的顶部，所述多个滚花通过介于中间的压力平衡槽相互轴向地隔开，每个所述滚花绕着所述中心轴同轴地设置； 至少邻近所述导入端的第一个所述滚花具有小于邻近所述限位凸缘的最后一个所述滚花的外径； 并且进一步地，所述第一个滚花的外径小于所述悬挂部件中的所述容纳孔的所述直径，而所述最后一个滚花的外径大于所述容纳孔的所述直径，借此，将所述球形接头组件压入所述悬挂部件中，使得至少所述最后一个滚花和所述容纳孔之间形成过盈配合，而不是所述第一个滚花的所述顶部和所述容纳孔之间形成过盈配合。
9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，邻近所述导入端的所述第一个滚花具有截头锥形的顶部。
10.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，邻近所述限位凸缘的所述最后一个滚花具有真正的圆柱形顶部。
11.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，每个所述滚花具有轴向宽度且每个所述压力平衡槽具有轴向跨度；每个所述滚花的轴向宽度大于每个与该滚花直接相邻的所述压力平衡槽的轴向跨度。
12.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，每个所述滚花基本呈环形。
13.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述滚花各自包括机加工的侧面，该侧面使所述单独的顶部与直接相邻的所述压力平衡槽相互连接。
14.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述悬挂部件由具有可确定的材料硬度的材料制成，并且所述承窝壳体由具有比所述悬挂部件的材料硬度更软的不同材料硬度的材料制成。
15.一种用于替换车辆悬挂部件中的球形接头组件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 提供具有固定在容纳孔中的磨坏的球形接头组件的车辆悬挂部件； 从悬挂部件中移走磨坏的球形接头组件，以显露其中的容纳孔； 提供具有外部侧壁的替换球形接头组件，该外部侧壁带有导入端和轴向隔开的外部限位凸缘； 形成多个绕着外部侧壁的一般为环形的滚花，每个滚花具有一个建立外径的顶部； 所述形成步骤包括相对于邻近限位凸缘的最后一个滚花，减小邻近导入端的第一个滚花的外部直径； 通过介于中间的压力平衡槽将各滚花和相邻的滚花隔开； 以及将替换球形接头组件强行压入悬挂部件的显露的容纳孔中，同时，使顶部物料从至少一个所述滚花转移到直接相邻的压力平衡槽，以防止与容纳孔摩擦。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述形成步骤包括至少在邻近导入端的第一个滚花上构造截头锥形的顶部。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述形成步骤包括将各滚花制成带有轴向宽度，且其中的所述隔开步骤包括将各压力平衡槽制成带有轴向跨度；各滚花的轴向宽度大于与该滚花直接相邻的各压力平衡槽的轴向跨度。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述形成步骤包括将各滚花机加工成基本呈环形的结构。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述提供车辆悬挂部件的步骤包括采用具有可确定的材料硬度的材料制成悬挂部件，并且其中所述提供替换球形接头的步骤包括采用具有比悬挂部件的材料硬度更软的不同材料硬度的材料制成滚花。
20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述强行压入替换球形接头的步骤包括使外部限位凸缘与悬挂部件直接接触。
全文摘要
本发明提供一种替换球形接头组件(10)，其适合压制在例如控制臂(28)的悬挂部件中的之前使用过的且可能变形的容纳孔(26)中。该组件(10)的承窝壳体(12)包括多个一般呈环形的、同轴的滚花(36)，每个滚花(36)具有一个单独的顶部(38)，且各滚花(36)通过介于中间的压力平衡槽(40)相互隔开。滚花(36)的顶部(38)可以制成锥形以提供导入特性，用以使压入安装操作过程中的错位最小化。滚花(36)优选为比控制臂的材质更软，以便其在压入过程中屈变而不会使容纳孔(26)进一步损坏或者变大。从滚花(36)的顶部(38)转移的物料落入压力平衡槽(40)中。
文档编号B60G7/00GK102741072SQ201080062758
公开日2012年10月17日 申请日期2010年11月29日 优先权日2009年12月3日
发明者丽吉·威廉斯, 乔治·菲利普斯, 克里斯·肖尔斯, 安东尼·戴克, 肯农·布雷特·斯维尔, 迈克尔·威尔科特 申请人:费德罗-莫格尔公司