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CN101300428A - 带有用于横轴套筒端部的密封环的横轴球窝接合 - Google Patents

带有用于横轴套筒端部的密封环的横轴球窝接合 Download PDF

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CN101300428A CNA2006800411587A CN200680041158A CN101300428A CN 101300428 A CN101300428 A CN 101300428A CN A2006800411587 A CNA2006800411587 A CN A2006800411587A CN 200680041158 A CN200680041158 A CN 200680041158A CN 101300428 A CN101300428 A CN 101300428A
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Abstract

壳体、壳体中的壳套和球套。球套包括一球、及第一和第二销，上述球具有与壳套协同工作的轴承面，而上述第一和第二销在轴向上从球延伸。球套具有内表面，所述内表面限定用于容纳螺栓的通孔(50)。第一销具有第一端，所述第一端带第一外表面(42)和第一环形端面(41)，而第二销具有第二端，所述第二端带有第二外表面(44)和第二环形端面(43)。设置若干密封环(60，60’，60”，90，95)，每个密封环都具有第一轴向上延伸部分和径向上延伸部分，上述第一轴向上延伸部分沿着第一外表面延伸，并具有限定波纹管密封底座(54，98)的密封区外表面，而上述径向上延伸部分沿着端面延伸。每个波纹管密封件(52，54)都在一端处连接到壳体上，而在另一端处连接到波纹管密封底座(64，98)上。

Description

带有用于横轴套筒端部的密封环的横轴球窝接合
发明领域
本发明一般涉及横轴接合，更具体地说涉及横轴球窝接合构造，所述横轴球窝接合构造具有带通孔的球套和带枢销端部(套筒端部)的中心球，该枢销端部在外表面上具有密封区，用于与波纹管元件(密封套)连接。
发明背景
横轴接合已知包括一接合两个枢销(短轴端部)的中心球。这种球窝接合能控制两个相邻部件彼此之间的相对运动。中心球窝接合安装在轴承壳套中，所述轴承壳套支承在壳体内。球和枢销结构是空心的，同时提供用于容纳螺栓的球套。
横轴接合是一种球窝接合，所述球窝接合特别设计成在径向方向上运送载荷，并通过夹紧力和摩擦作用将这类载荷转移到配合部分。通常，把两侧夹板(具有两个凸缘的连接部分构架)触及内套筒的相应表面。夹板(凸缘)具有通孔，且在装配过程中使螺栓穿过夹板和横轴接合的内径或通孔。在那之后将螺栓拧紧，以便(端面和连接件之间的)摩擦作用阻止接头移动。通常，横轴接合用作阻尼器接合(壳体压入阻尼器中)或者用作枢轴接合，所述枢轴接合作为前悬挂装置控制臂副架连接处衬套的替代物，及此外用作后悬挂装置中的铰链接合。垫圈和组合式内套筒已知设置在连接部分和套筒端面之间，但它们显示缺点是二者垫圈都压入内径中，并因此减少断裂载荷，或者对某些直径来说，增加外径或组合式套筒也减少断裂载荷。目前难以密封横轴接合，这主要是于缺少密封区和配合部分表面的“保护”。常见的现行设计具有套圈(垫圈)，所述套圈(垫圈)压入套筒的内孔中，这要求内孔尺寸过大(通常比螺栓直径大2mm)，所述尺寸过大决定横轴开口要求和套筒厚度。也可能有垫圈在运动到客户的过程中掉落的质量关系。
美国专利申请公报2004146338(还有DE 10202022)公开了包括横轴型的球窝接合。一个部件通过容纳在球套的孔内的螺栓连接到另一个部件上，所述另一个部件紧固在接头壳体的外部上。轴承壳套在枢销的纵向轴线的轴向方向上用两个挡圈(closing ring)固定。为了固定轴承壳套，这些挡圈具有圆筒形外部轮廓和朝向轴承壳套外部轮廓的内侧。密封圈在挡圈的外部轮廓处连接到壳体上。每个枢销端部的外表面都具有密封区，所述密封区带有轮廓，用于容纳波纹管元件。
DE 1036 2009公开了一种用于汽车和飞机起落架的球窝接合，所述球窝接合带有壳体，该壳体具有主要部分和环部分。壳体具有一内部部分或球套，所述球套在壳体主要部分中带有轴承面和轴承壳套。球套的每个枢销端的外表面具有一密封区，所述密封区带有用于容纳波纹管元件的轮廓。
把球套的每个枢销端部的外表面加工成具有用于容纳波纹管元件的密封区轮廓的形状有缺点。枢轴的端部加工成形或形成框架降低了材料性能和降低了承受夹紧力的能力。螺栓另外加工成一定尺寸以便提供足够的夹紧力(比如在螺栓和表面及夹紧到球套上的一部分之间产生摩擦作用)，以便可以承受径向载荷而不滑动。球套必须在设有屈服或破碎的情况下承受径向螺栓的夹紧力。照这样，与夹紧部分接触所需的球套端面的表面积量必需变得更大。照这样，利用垫圈来增加这个用于夹紧的面积。垫圈可以在球套的端面处使用，并且这些垫圈可以延伸到套筒的内部。因而这些垫圈限制可以穿过套筒开口装配的螺栓尺寸，或者构造必需扩大尺寸。
发明提要
本发明的目的是提供一种改进的球窝接合，尤其是设有上述问题的横轴接合，所述改进的球窝接合设计简单、构造坚固且制造成本低。
按照本发明，提供一种球窝接合，所述球窝接合包括壳体、在壳体中的轴承壳套和球套。球套包括球部分及第一枢销和第二枢销，上述球部分具有与轴承壳套协同工作的轴承面，而上述第一和第二枢销从球部分朝轴向方向上延伸。球套具有内表面，所述内表面限定用于限定连接螺栓的通孔。第一枢销具有第一端，所述第一端具有第一外表面和第一环形端面。第二枢销具有第二端，所述第二端具有第二外表面和第二环形端面。设置第一密封环，所述第一密封环具有轴向上延伸部分和径向上延伸部分，上述轴向上延伸部分沿着第一外表面延伸，并具有限定第一波纹管密封底座的密封区外表面，而上述径向上延伸部分沿着第一端面延伸。设置一第二密封环，所述第二密封环具有第二轴向上延伸部分和径向上延伸部分，上述第二轴向上延伸部分沿着第二外表面延伸，并具有限定第二波纹管密封底座的密封区外表面，而上述径向上延伸部分沿着第二端面延伸。第一波纹管密封件在一端处连接到壳体上，而在第一波纹管另一端处连接到第一波纹管密封底座上。第二波纹管密封件在一端处处连接到壳体上，并在第二波纹管另一端处连接到第二波纹管密封底座上。
保持机构可以设置成与第一密封环和第二密封环中的每个都相连，用来相对于第一外表面固定第一轴向上延伸部分和相对于第二外表面固定第二轴向上延伸部分。
保持机构可以每个轴向上延伸部分的弯曲端，上述弯曲端具有一接合在枢销外表面中的边缘。保持机构还可以包括径向上突出部分和凹槽，上述径向上突出部分是在每个轴向上延伸部分的一端处，而上述凹槽在每个外表面中，以便容纳相关的突出部分。每个轴向上延伸部分的外表面都可以包括突出部分，以便限定波纹管密封底座。
每个沿着第一端面延伸的径向上延伸部分有利的是可以包括盖面(facing)部分和折叠部分，上述盖面部分从轴向延伸部分朝通孔方向延伸，并面向端面，而上述折叠部分从盖面部分延伸在径向上远离通孔，以便限定连接部分接触面。每个沿着第一端面延伸的径向上延伸部分有利的是可以包括一盖面部分和折叠部分，上述盖面部分从轴向上延伸部分朝通孔方向延伸，而上述折叠部分从盖面部分在径向上远离通孔延伸，以便限定连接部分接触面。
保持机构可以包括在轴向上延伸部分和枢销外表面之间的干涉配合。这可以通过使接触面变粗糙或者通过给用于干涉配合的部件定尺寸实施。在保持机构于轴向上延伸部分和枢销外表面和/或端面之间包括变粗糙表面的地方，得到良好的夹紧/固定。
本发明提供改进的密封性能，所述改进的密封性能包括增加密封区/保护及可以使用厚的涂层(Everlube，Geomet)。密封区是在一个表面上而不是在多个表面上。球套可以是直的或任何容易生产的形状，因此消除了球套构造中的一部分复杂性，以便补偿环的外加成本。与典型的螺纹切削机加工的套筒相比，本发明可用于潜在使用具有最少机加工的球套原料部分。
密封环在枢销端面(套筒端面)与连接部分之间的界面处具有垫圈的功能(增加轴承面积)。这种起垫圈作用的密封环固定到组件上，且不能使它掉落(密封圈或波纹管将密封环锁紧到部件上)。
厚的金属件设计也可以起套圈作用，但没有增加通孔直径和没有与“内部”压入有关的制造和质量问题(掉落、存在检验)。
本发明还有下述优点，即与仅覆盖密封环或帽部分(各帽对称，因此只有一个部件进入生产区)相比，有可能减少涂装整个短轴(枢销)的涂装成本。另外，可以使密封环表面的内轴向上延伸表面(和还有径向上延伸的表面)变粗造，因而增加夹紧连接部分的摩擦作用(由此可以减少螺栓和接头的尺寸)。按照本发明所述的横轴或X轴接合比现有接合更坚固，并可以通过基于密封环的键寿命测试，同时为增加预先密封唇的机会提供适量的密封表面。
表征本发明的各种新颖特点在所附权利要求中详细指出，并形成本公开的一部分。为了更好地理解本发明、它的操作优点及通过它的使用所达到的特殊目的，参见附图及说明的问题，在所述说明的问题中，举例说明了本发明的一些优选实施例。
附图简介
在附图中：
图1是示出按照本发明所述的球窝接合及按照本发明所述的球窝接合的周围情况的示意透视图；
图2是按照本发明所述的球窝接合包括套筒密封环的剖视图；
图3是示出按照本发明所述的球套密封环的第一实施例的剖视图；
图4是示出按照本发明所述的球套密封环的第二实施例的剖视图；
图5是示出按照本发明所述的球套密封环的第三实施例的剖视图；
图6是示出按照本发明所述的球套密封环的第四实施例的剖视图；
图7是示出按照本发明所述的球套密封环的第五实施例的剖视图。
优选实施例说明
尤其是参见附图，本发明包括球窝接合10，尤其是横轴接合(crossaxis joint)，所述横轴接合设计成在径向方向上运送载荷，并在两个配合部件之间转移载荷。在图1所示的实施例中，球窝接合10具有主壳体部分28(图2)，所述主壳体部分28连接到臂12上。另外部分14取两个有边的夹板的形式，亦即具有第一凸缘20和第二凸缘22。各凸缘具有孔24，26，以便容纳一带螺母18的螺栓16。螺栓16穿过球窝接合10的通孔50。
图2示出按照本发明所述的球窝接合10的第一实施例。设置金属壳体30将轴承壳套30支承在内部空间中。轴承壳套30通过在一端处的下面中间部分32和下面压紧环(housing ring)36及通过上面中间部分34和上面压紧环38保持在合适位置。压紧环36和38通过主壳体部分28的材料端部的变形保持在合适位置，以便将压紧环36和38锁紧在合适位置。在轴承壳套30内设置一球套40，尤其是用球套轴承面46与轴承壳套30接触。球套40具有内部通孔50和具有第一和第二(示出为上面和下面)枢销(也称之为短轴)，所述第一和第二枢销具有外套筒表面42和44。球套40还具有第一端面41和第二端面43。在球套40的每一端处都设置密封环60。每个密封环60都包括沿端面(分别是43或41)延伸的径向上延伸部分62和沿着外套筒表面(分别是42或44)延伸的轴向上延伸部分64。每个密封环60都提供径向上延伸部分62的摩擦夹紧表面65，所述摩擦夹紧表面65与连接部分(20或22)接触。每个轴向上延伸部分64都包括与套筒外表面(42或44)接触的内表面66。每个轴向上延伸部分64都具有限定密封波纹管底座的外表面66。如图2所示，压紧环38和36各限定一密封波纹管底座，以便容纳密封波纹管54或52的一端。密封波纹管52具有一端部56，所述端部56座落在密封波纹管底座68中，并通过夹紧元件57固定。密封波纹管54具有一端部58，所述端部58座落在相应密封环60的底座68中，并通过夹紧元件59固定。
图3示出按照本发明的第一实施例所述的密封环60的放大局部剖视图。密封环60由薄的环形金属片形成具有第一弯头73，所述第一弯头形成径向上延伸部分62，所述径向延伸部分62在弯头73的上方和下方具有折叠区。这提供表面65，所述表面65作为接触面，具有比球套40的端面43(或41)大的表面积。如在图3可以看出的，轴向上延伸部分提供底座68。轴向上延伸部分64还具有上面那个弯头部分73，所述那部分73带有边缘70，所述边缘70伸入外套筒表面44(或外套筒表面42)处凹槽72中
图4示出第二实施例，所述第二实施例是图3实施例的不同方案。按照图4的密封环60’的第二实施例，径向上延伸部分62和轴向上延伸部分64与图3所示的相同，不过轴向上延伸部分64具有一弯头71，所述弯头71提供一边缘部分70’，该边缘部分70’在不需要外套筒表面44(或外套筒表面42)上的沟槽的情况接合外套筒表面44(或外套筒表面42)。边缘部分70’接合外套筒表面44(或外套筒表面42)，以便将密封环16保持在合适位置。
按照本发明所述的第三实施例具有如图3或4(或其它实施例的其中之一)所示的结构，但在径向上延伸部分62和/或轴向上延伸部分64处具有粗糙内表面。此外，或者作为可供选择的方案，球套40的盖面(侧面42，44和/或底部43，41)可以变粗糙。图5示出密封环60”具有一轴向上延伸部分64，所述轴向上延伸部分64用内表面66与外表面44接触。径向上延伸部分62和轴向上延伸部分64不需要有弯头部分73，71，而这也可以用与如图3和4所示不同的方法提供。轴向上延伸部分64与外表面44的接触和连接取干涉配合的形式。另外，在这方面，其中表面66(或者外表面44或42)变粗糙以便增加摩擦作用可以得到良好的连接性能。这种干涉配合或粗糙的表面配合提供增加的摩擦作用，所述摩擦作用可用来使密封环60”保持在合适位置，尤其是还用在装配好的位置中由波纹管底座56和58(密封套端部)所施加的力。
图6示出按照本发明所述的第四实施例的剖视图。按照第四实施例，设置密封环90代替图2所示的密封环60。密封环90提供密封底座98用于容纳波纹管底座52(或54)的端部56(或58)。然而，密封环90作为带机加工表面的厚金属片具有在端面43(或41)处的表面92和与连接部分(20或22)接触的接触表面91。机加工的或用别的方法提供的表面还包括径向上突出部分93，所述突出部分93用一侧伸入外套筒表面44(或42)处的沟槽72，而另一侧突出以形成底座98。密封环90可以压到套筒40的端部上，同时让径向上突出部分93接合槽72，以便将密封环90锁紧在合适位置。
图7用剖视图视出按照本发明所述的第五实施例。设置一厚金属坯料，所述厚金属坯料在径向上延伸部分96和97处折叠，以便形成环形密封环95。这提供与端面43(或端面41)接触的内表面102和与连接部分(20或22)接触的外表面101。另外，轴向上延伸部分98从径向上延伸部分97朝球表面46方向延伸。轴向上延伸部分98沿着外表面44延伸到弯曲区域99。弯曲区域99提供边缘104，所述边缘104接合在外表面44(或外表面42)上的槽72中。照这样，密封环95相对于球套40固定。如同其它实施例情况一样，密封环95提供一波纹管密封底座98。
尽管已经详细示出和说明了本发明的一些具体实施例，以便举例说明本发明原理的应用，但应该理解，在不脱离这些原理的情况下，本发明可以用别的方法实施。

Claims (9)

1.一种球窝接合，包括：
壳体；
壳体中的轴承壳套；
球套，所述球套包括球部分，该球部分具有轴承面及第一枢销和第二枢销，上述轴承面与轴承壳套协同工作，而上述第一和第二枢销从上述球部分朝轴向方向上延伸，上述球套具有一内表面，该内表面限定用于容纳连接螺栓的通孔，上述第一枢销具有第一端，所述第一端带有第一外表面和第一环形端面，上述枢销具有第二端，所述第二端具有第二外表面和第二环形端面；
第一密封环，所述第一密封环具有第一轴向上延伸部分和径向上延伸部分，上述第一轴向上延伸部分沿着上述第一外表面延伸并具有一限定第一波纹管密封底座的密封区外表面，而上述径向上延伸部分沿着上述第一端面延伸；
第二密封环，所述第二密封环具有第二轴向上延伸部分和径向上延伸部分，上述第二轴向上延伸部分沿着上述第二外表面延伸，并具有限定第二波纹管密封底座的密封区外表面，而上述径向上延伸部分沿着上述第二端面延伸；
第一波纹管密封件，所述第一波纹管密封件在一端处连接到上述壳体上，而在第一波纹管另一端处连接到上述第一波纹管密封底座上；和
第二波纹管密封件，所述第二波纹管密封件在一端处连接到上述壳体上，而在第二波纹管另一端处连接到上述第二波纹管密封底座上。
2.按照权利要求1所述的球窝接合，还包括保持机构，所述保持机构与上述第一密封环和第二密封环每个都相连，用于相对于上述第一外表面保持上述第一轴向上延伸部分和相对于上述第二外表面保持上述第二轴向上延伸部分。
3.按照权利要求1所述的球窝接合，其中上述保持机构包括每个轴向上延伸部分的弯曲端，所述弯曲端具有一边缘，该边缘接合在枢销外表面中。
4.按照权利要求1所述的球窝接合，其中上述保持机构包括径向上突出部分和凹槽，上述径向上突出部分在每个上述轴向上延伸部分的一端处，而上述凹槽在每个外表面中，用于容纳相连的突出部分。
5.按照权利要求4所述的球窝接合，其中包括上述伸出部分的轴向上延伸部分的每个上述外表面都限定上述波纹管密封底座。
6.按照权利要求1所述的球窝接合，其中每个上述沿着第一端面延伸的径向上延伸部分都包括盖面部分和折叠部分，上述盖面部分从轴向上延伸部分朝上述通孔方向延伸并面向上述端面，而上述折叠部分从上述盖面部分在径向上延伸离开上述通孔，以便限定连接部分接触表面。
7.按照权利要求1所述的球窝接合，其中每个沿着上述第一端面延伸的径向上延伸部分都包括盖面部分和折叠部分，上述盖面部分从轴向上延伸部分朝上述通孔方向延伸并面向上述端面，而上述折叠部分从上述盖面在径向上延伸离开上述通孔，以便限定连接部分接触表面。
8.按照权利要求1所述的球窝接合，其中上述保持机构包括上述轴向上延伸部分和枢销外表面之间的干涉配合。
9.按照权利要求1所述的球窝接合，其中上述保持机构包括在上述轴向上延伸部分和枢销外表面之间的变粗糙的表面。
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