改进的承窝组件和制造方法与流程

相关申请的交叉引用

本pct申请要求于2017年8月9日提交的美国实用专利申请no.15/673,127的优先权，其内容通过引用全部结合到本申请中。

背景技术：

1.发明领域

本发明总体上涉及承窝组件，更具体地，涉及具有护套的承窝组件，该护套同壳体和螺栓的柄部密封。

2.相关技术

车辆的转向和悬架系统通常包括多个球窝承窝组件，以将转向节与连杆以及一个或多个控制臂相连接。每个承窝组件包括壳体和球头螺栓，所述壳体和球头螺栓被构造成在车辆操作期间相对于彼此旋转和关节联接。球头螺栓具有被容纳在壳体的内孔中的球部和通过壳体的开口端从内孔中凸出的柄部。弹性体护套与壳体和球头螺栓的柄部都处于流体密封结合状态，以将润滑剂(例如油脂)保留在壳体的内孔中并防止污染物(例如水、灰尘或盐)进入内孔。在一些承窝组件中，弹性体护套被密封在壳体的外表面上，而在另一些承窝组件中，弹性体护套的一端被容纳到内孔中并且被密封在壳体的内表面上。

仍然需要以有成本效益和鲁棒性的方式来改进在弹性体护套与壳体之间的流体密封。

技术实现要素：
及优点

本发明一方面涉及一种承窝组件。所述承窝组件包括壳体，所述壳体带有内表面，所述内表面围绕沿中心轴线延伸的内孔。螺栓部分地被容纳在所述壳体的所述内孔中并且包括柄部，所述柄部穿过所述壳体的开口端延伸出所述内孔。所述承窝组件还包括护套，所述护套由弹性体材料制成，并且从相对于所述壳体密封的第一护套端延伸到相对于所述螺栓的所述柄部密封的第二护套端。所述第一护套端被容纳在所述内孔中，并且相对于所述壳体的所述内表面密封。插入件被制成与所述护套分开的件，并且被容纳在所述壳体的所述内孔中。所述插入件具有外周，所述外周呈现径向向外地延伸并且在圆周方向上彼此间隔开的多个齿部。所述齿部相对于所述中心轴线成锐角，并且施压所述护套的所述第一护套端的所述弹性体材料的部分，以改进在所述护套的所述第一护套端与所述壳体的所述内表面之间的密封。

根据本发明的一方面，所述插入件还包括大体上平坦的基部，并且所述多个齿部从所述基部径向向外地延伸。所述齿部相对于所述基部成角度。

根据本发明的一方面，所述插入件的所有所述齿部相对于所述平坦的基部成角度。

根据本发明的一方面，所述插入件具有开口，并且所述螺栓的所述柄部延伸穿过所述开口。

根据本发明的一方面，所述开口的形状为大体矩形、圆形或椭圆形。

根据本发明的一方面，至少一个轴承设置在所述壳体的所述内孔中并且与所述螺栓滑动接触，以允许所述螺栓相对于所述壳体关节联接或旋转。

根据本发明的一方面，所述插入件被施压以抵靠所述轴承来偏压所述平坦的基部，从而抵靠所述螺栓偏压所述轴承。

根据本发明的一方面，所述螺栓是具有球部的球头螺栓，所述球部设在所述壳体的所述内孔中。

本发明另一方面涉及一种制造承窝组件的方法。所述方法包括准备制备具有内表面的壳体的步骤，所述内表面围绕沿中心轴线延伸的内孔。所述方法还继续执行将螺栓的一部分插入所述壳体的所述内孔中的步骤，使得所述螺栓的柄部伸出所述内孔。所述方法继续执行将弹性体护套的第一护套端插入所述壳体的所述内孔的步骤。所述方法继续执行相对于所述外壳来密封所述弹性体护套的所述第一护套端的步骤。所述方法继续执行相对于所述螺栓的所述柄部来密封所述弹性体护套的第二护套端的步骤。所述方法继续执行将插入件插入所述壳体的所述内孔中的步骤，所述插入件具有外周，所述外周具有沿圆周方向彼此间隔开的多个齿部。所述方法继续执行用所述插入件的所述齿部施压所述弹性体护套的所述第一护套端的部分的步骤，以改进在所述弹性体护套的所述第一护套端和所述壳体之间的密封。

根据本发明的另一方面，所述插入件还包括大体上平坦的基部，所述多个齿部从所述平坦的基部径向向外地延伸并且相对于所述平坦的基部成角度。

根据本发明的另一方面，所述弹性体护套的所述第一护套端呈现径向向外地延伸的凸缘，所述外壳的所述内表面呈现径向向内地延伸的唇缘，所述弹性体护套的所述径向向外地延伸的凸缘与所述径向向内地延伸的唇缘直接面对面地接触。

根据本发明的另一方面，所有所述齿部相对于所述平坦的基部成角度。

根据本发明的另一方面，所述方法还包括将轴承插入所述壳体的开孔中，并与所述螺栓的一部分面对面地接触的步骤。

根据本发明的另一个方面，所述方法还包括弹性变形所述插入件的步骤，以在所述轴承上施加偏压力，以将所述轴承抵靠所述螺栓偏压。

附图的简要说明

本发明的这些及其他特征和优点将易于理解，因为当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将更好地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的一方面构造的改进的承窝组件的示例性实施例的正视图；

图2是图1的承窝组件的剖视图；

图3是图2剖视图的一部分剖视图的放大图；

图4是承窝组件的示例性实施例的从与图3不同的角度截取的另一放大剖视图；

图5是承窝组件的示例性实施例的剖视图分解图；

图6是用于承窝组件的示例性实施例的插入件的立体正视图；

图7是图6的插入件的俯视图；和

图8是图6的插入件的正视图。

具体实施方式的描述

参照附图，其中，若干视图中的相似的附图标记指示相应的部件，图1和2总体上示出了改进的承窝组件20的示例性实施例。承窝组件20包括壳体22和球头螺栓24，壳体22和球头螺栓24在操作中可以相对于彼此自由旋转和关节联接。护套26与壳体22和球头螺栓24中的每一个处于流体密封接合状态。随着球头螺栓24和壳体22相对于彼此旋转和关节联接，护套26弹性地弯曲以保持与壳体22和球头螺栓24流体密封接合。在示例性实施例中，承窝组件20是拉杆端，用于将拉杆(未示出)与车辆的转向和悬架系统的转向节(未示出)可操作地连接。然而，应当理解，承窝组件可以被配置为将转向节附接到控制臂(未示出)，或者用于一系列其他汽车和非汽车目的。

如图2和图5所示，壳体22具有限定内孔的内表面，并且内孔沿中心轴线a从壳体22的敞开的第一端28延伸至敞开的第二端30。在敞开的第一端28附近，内表面具有唇缘32，唇缘32朝向中心轴线a径向向内地延伸。在示例性实施例中，唇缘32被机加工到壳体22的内表面中。壳体22优选地被制造为单个的单件金属(例如钢或合金钢)。但是，可以采用任何合适的材料。

在示例性实施例中，球头螺栓24包括彼此一体连接的球部34和柄部36。球部34被容纳在壳体22的内孔中并且具有半球形弯曲的外表面。柄部36沿着中心轴线a从球部34穿过敞开的第一端28延伸到螺纹远端38。球部34和柄部36优选地制成单个的单件金属片，例如钢或合金钢。但是，可以采用任何合适的材料。

在示例性实施例中，单件式轴承40设置在壳体22的内孔中位于球头螺栓24的球部34与壳体22的内表面之间。轴承40具有半球形弯曲的轴承表面，其与球头螺栓24的球部34的半球形弯曲的外表面面对面接触，以允许上述球头螺栓24和壳体22相对于彼此的自由旋转和关节联接。轴承40优选地由塑料或金属制成，并且弯曲的轴承40的表面优选地包括至少一个润滑剂凹槽，该润滑剂凹槽用于在壳体22的整个内孔中引导润滑剂(例如，油脂)。应当理解，轴承40可以采用一系列不同的构型，并且两个或更多个轴承可以设置在内孔中并且与球头螺栓24的球部34可滑动地接触。应当理解，两个或更多轴承可包括在壳体的内孔和轴承中，用于支撑球头螺栓的球部的相对半球。

护套26由单个的单件弹性体材料制成，例如氯丁橡胶、其他橡胶或类橡胶材料。护套26沿着中心轴线a从第一护套端42延伸到第二护套端44。第一护套端42被容纳在开孔内，并相对于壳体22的径向向内地延伸的唇缘32的内表面密封。第二护套端44在壳体22的内孔之外相对于球头螺栓24的柄部36密封。第一护套端42呈现径向向外地延伸的凸缘42，凸缘42轴向地设置在轴承40的下端面和壳体22的径向向内地延伸的唇缘32之间。径向向外地延伸的凸缘42具有下表面，该下表面与壳体22的唇缘32直接面对面地接触。

端盖46封闭壳体22的敞开的第二端30，以将球部34和轴承40捕获在壳体22的内孔中。在示例性实施例中，端盖46压配到形成在壳体22的内表面的凹槽中。然而，应当理解，端盖46可以通过任何合适的方式与壳体22固定。

环形插入件48设置在开孔内，并且被夹在护套26的凸缘42和轴承40的端面之间。现在参考图2和图6-8，插入件48具有一个大体上平坦的基部50，基部50具有围绕中心轴线a的开口52。在壳体22的内孔中，球头螺栓24的柄部36延伸穿过开口52。插入件48还具有多个从平坦的基部50径向向外地延伸齿部54。齿部54在圆周方向上彼此间隔开，并且每个齿部54具有周向延伸的外表面56和从基部50向外表面56彼此会聚的一对侧面58。插入件48的材料厚度通常通过平坦的基部50和齿部54保持恒定。插入件48可以通过冲压和弯曲操作或通过任何合适的一种或多种工艺制成。

当插入件48处于静止状态时，齿部54相对于平坦的基部50倾斜，使得每个齿部54也向朝向护套26的凸缘42轴向延伸。当端盖46被安装到壳体22的敞开的第二端30上，插入件48的齿部54弹性地变形，使得内应力被施加到插入件48中。内应力将插入件48的基部50抵靠轴承40偏压，将弯曲的轴承40的表面压在球头螺栓24的球部34的弯曲外表面上，以便消除轴承40和球部34之间的任何间隙。

如图4所示，内应力还将齿部54的外表面56抵靠护套26的凸缘42偏压，使得齿部54咬入护套26的弹性体材料的部分34、36、50。相反，如图3所示，在齿部54之间的间隙中，护套的弹性体材料没有被压缩。已经发现，凸缘42的弹性体材料的交替的压缩和未压缩部分在护套26的凸缘42和壳体22的内表面之间提供改进的流体密封。在示例性实施例中，齿部54通常绕中心轴线a彼此均匀地间隔开。

插入件48的开口52具有大致矩形、圆形或椭圆形的形状。在示例性实施例中，开口52具有两组平行的侧面和圆角。开口52的这种形状限制了球头螺栓24和壳体22能够在一个旋转方向上相对于另一旋转方向彼此关节联接的范围。这样，插入件42还限制了球头螺栓24和壳体22能够彼此关节联接的运动。插入件48还保护弹性体护套26的橡胶材料不被挤压或切割，以免与金属球头螺栓24和金属壳体22接触。

插入件48优选地被制造为单个的单件可弹性偏转材料，例如弹簧钢。但是，应当理解，可以采用任何合适的材料。

本发明的另一方面涉及一种制造承窝组件20的方法，承窝组件20如图1和图2以及上文所讨论的。该方法包括准备壳体22的步骤。该方法继续进行以下步骤：将弹性体护套26穿过壳体22的第二开口端插入内孔中。该方法继续进行以下步骤：将插入件48插入壳体22的开孔中，使得插入件48直接接触弹性体护套26。该方法继续进行以下步骤：将轴承40压入壳体的开孔中，使得插入件48被夹在弹性体护套26和轴承40之间。该方法继续进行如下步骤：将球头螺栓24的球部34通过壳体22的第二开口端插入轴承40中，使得柄部36穿过壳体22的第一开口端从内孔中伸出。该方法继续进行以下步骤：相对于壳体22来密封弹性体护套26的第一护套端42，并且相对于球头螺栓24的柄部36来密封弹性体护套26的第二护套端44。

该方法继续进行以下步骤：用端盖46封闭壳体22的第二开口端，以施压插入件48，使得插入件48的齿部54施压或咬入弹性体护套26的凸缘42的一部分，以改进在弹性体护套26的第一护套端42和壳体22之间的密封。

显然，根据以上教导，本发明的许多修改和变型是可能的，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来实践。另外，应当理解，所有权利要求和所有实施例的所有特征可以彼此组合，只要它们彼此不矛盾即可。