專利名稱：整體復合球碗式球鉸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽車平衡懸架系統(tǒng)推力桿總成的球鉸。具體來說涉及一種重型 工程車平衡懸架系統(tǒng)推力桿用的整體復合碗式球鉸。也涉及一種軸承結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，汽車底盤平衡懸掛系統(tǒng)用推力桿總成的球鉸，又稱接頭體有三大類結(jié)構(gòu)形式， 硫化橡膠式球銷固定型、橡膠襯套式直銷轉(zhuǎn)動型和球碗式球銷轉(zhuǎn)動型。硫化橡膠式球銷 固定型球鉸又稱整體式球鉸或固定式球鉸， 一般講剛度較低，徑向剛度可調(diào)，緩沖效果 好，抗側(cè)向載荷能力強，組件少，拆裝簡單。但橡膠體受力復雜，易出現(xiàn)膠體撕裂、磨 損、及老化開化問題，產(chǎn)品壽命較低。限于橡膠材料的特性，承載能力中上，不能適應 崎嶇路面銷軸扭轉(zhuǎn)幅度過大、不適用于重型工程車輛重載、超載。橡膠襯套式直銷轉(zhuǎn)動 型球鉸球又稱半整體式球鉸，所受的徑向扭轉(zhuǎn)力矩由不同部件加以分解解決，可緩解各 組件工作環(huán)境。膠層厚度大，產(chǎn)品徑向剛度更低，緩沖效果較佳，技術(shù)成熟。但膠層只 能有效抗徑向拉壓，抗側(cè)向載荷及軸向擺動力矩能力過低，易出現(xiàn)脫膠、過度擠壓破壞， 壽命短，塑料磨擦套管在承受多向力的環(huán)境下，受力不均，兩端口部位極易塑變、磨損， 形成喇叭頭，產(chǎn)品無法繼續(xù)使用，受結(jié)構(gòu)限制，產(chǎn)品徑向剛度過低，承載能力低，也不 適用于重型工程車輛。球碗式球銷轉(zhuǎn)動型球鉸又稱球碗式球鉸或斯泰爾式球鉸，它分左 右兩對稱半個球碗，彈性補償墊位于球碗兩外側(cè)部位，承載能力高，對較惡劣的工況適 應性強，適應崎嶇路面銷軸扭轉(zhuǎn)幅度過大、抗側(cè)向載荷能力較好。適用于重型工程車輛 重載、超載。但其徑向剛度過大，緩沖效果不理想，左右兩半球碗承受徑向載荷時，易 向兩側(cè)分離，導致承壓面減小，單位面積壓強過大，磨損程度加劇，影響該產(chǎn)品的壽命。 中國專利公告號CN2481909Y，公告日2002年3月13日，實用新型名稱《一種帶 尼龍球面軸承的傳動裝置》，提出了在搖臂上的孔內(nèi)設置尼龍球面軸承與球形柱塞頭配 合的技術(shù)方案。具有沖擊、振動小，噪音低，使用壽命長的特點。但此結(jié)構(gòu)仍存在承載能力較低，抗側(cè)向載荷性能及緩沖效果較差，安裝不便和使用壽命有待提高的缺陷。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要是解決現(xiàn)有球碗式球鉸剛性過大，緩沖效果較差，易磨損，單位面積壓強大，抗側(cè)向載荷性能差以及現(xiàn)有硫化橡膠式球銷固定型球鉸膠體易損壞，承載能力有限，使用壽命較低，不適于重載車輛的技術(shù)缺陷，提供一種承載能力大，抗側(cè)向載荷及彈性緩沖性能好，受力均勻，耐磨損，使用壽命長的整體復合碗式球鉸。本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的整體復合碗式球鉸，包括球銷，球碗和擋圈，球碗呈軸向有切縫或開口的不封閉管狀，在球碗的外圓周表面上包覆有彈性支撐墊。在與球銷接觸的內(nèi)層采用強度高，耐磨性好的材料構(gòu)成球碗，在其外層采用軟質(zhì)彈 性材料作為彈性支撐墊，兩者復合組成整體復合球碗，兼顧了大載荷工況耐磨損和抗沖 擊性能的要求，在與推力桿端頭套管進行過盈或過渡配合時，可以實現(xiàn)球碗內(nèi)表面對球 銷球頭的完整包覆，最大程度地擴大球碗與球銷的有效磨擦面，降低球碗的表面壓強， 減緩球碗的磨損速率。避免分體式結(jié)構(gòu)的球碗在承受徑向載荷時，左右兩半球碗出現(xiàn)側(cè) 移，造成有效接觸面的減小。當球銷發(fā)生向軸向竄動時，由于球碗的固定面積的倍增， 可提供更大的抗側(cè)推阻力。在將球銷裝入球碗時，可用工裝夾具拉大或撐大球碗的切縫 或開口，擴大球碗的內(nèi)孔徑，實現(xiàn)球碗的壓裝。本實用新型的球碗由彈性金屬材料或塑料制成，彈性支撐墊由橡膠或軟質(zhì)塑料制成。本實用新型的彈性支撐墊呈封閉管狀或軸向有切縫或開口的不封閉管狀。本實用新型還可以在球碗的外圓周表面上設置有軸向凹槽和環(huán)形凸臺，彈性支撐墊的內(nèi)表面上對應設置有凸臺和凹槽。增加球碗與彈性支撐墊的連接強度，防止球碗轉(zhuǎn)動。 本實用新型還可以在球碗的內(nèi)表面設置有軸向貫通的溝槽。以利于貯存潤滑脂、積 屑和排屑。因此，本實用新型具有如下優(yōu)點1.在球碗外部包覆有彈性支撐墊，將球鉸脹緊 在套管中，同時也對球碗進行壓緊力補償，消除球碗在使用過程中由于內(nèi)表面磨損產(chǎn)生 的配合間隙，降低球鉸的徑向剛度，緩解球銷對球碗的動態(tài)沖擊，防止球碗受沖擊而破裂。較現(xiàn)有分體球碗式球鉸彈性緩沖能力大大提高，球碗對球銷包覆面較大，抗側(cè)推效 果好，工作性能穩(wěn)定且壽命延長。2.球碗強度較高，耐磨損，動態(tài)磨損小，抗動態(tài)疲 勞性能提高。3.安裝方便，承載能力大，可以適應較惡劣的工況，適于重型工程車輛 底盤平衡懸掛系統(tǒng)用推力桿使用，也適于作為承載力較大的各種軸承。


圖1是本實用新型應用于重型工程車平衡懸架系統(tǒng)推力桿的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中本實用新型結(jié)構(gòu)的放大圖； 圖3是一種球碗和彈性支撐墊的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是圖3的左視圖。圖中，球銷l，球碗2，彈性支撐墊3，擋圈4，切縫或開口5，凹槽6，溝槽7，防 塵罩8，環(huán)形凸臺9，套管IO，卡簧ll。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖說明，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。 整體復合碗式球鉸，包括球銷l，球碗和擋圈4，球碗2呈軸向有切縫或開口 5的不封閉管狀，在球碗2的外圓周表面上包覆有彈性支撐墊3。參見圖l，圖2，在推力桿套管10內(nèi)，由球碗2，彈性支撐墊3和現(xiàn)有的球銷1、 擋圈4、卡簧ll、防塵罩8組成了本實用新型的整體復合球碗式球鉸。參見圖l，圖2，圖3，圖4，球碗2是與球銷1外圓周表面形狀相適應的管球狀整 體結(jié)構(gòu)，球碗2的內(nèi)表面對球銷l球頭完整包覆，外周兩端為一定寬度的錐球面，球碗 2上有一個軸向貫通的切縫或開口 5，表現(xiàn)為球碗2每一個徑向的斷面均呈現(xiàn)帶有切縫 或開口 5的不封閉環(huán)狀。球碗2由彈性金屬材料或塑料制成，所述的塑料可以是具有自 潤滑性的尼龍、聚甲醛、聚四氟乙烯等。球碗2上的切縫或開口 5以及自身材料的高韌 性和彈性有助于實現(xiàn)球碗2的無損裝配。在球碗2的外圓周表面上設置有軸向凹槽6和 環(huán)形凸臺9，彈性支撐墊3的內(nèi)表面上對應設置有凸臺和凹槽。環(huán)形凸臺9設置在球碗 2的外圓周表面上。軸向凹槽6則沿球碗2的外圓周表面等分均布。在球碗2的內(nèi)表面 設置有軸向貫通的溝槽7，溝槽7徑向等分均布，可以貯存潤滑脂、積屑和排屑。彈性支撐墊3軸向斷面呈與環(huán)形凸臺9對應的"凹"狀，徑向斷面呈封閉環(huán)狀或是在球碗2開口部位帶有切縫或開口 5的不封閉環(huán)狀，整體覆蓋球碗2的外表面及兩端外 錐球面。彈性支撐墊3軸向?qū)挾缺惹蛲?寬，彈性支撐墊3的外圓柱狀表面與推力桿端 頭的套管10內(nèi)孔過盈或過渡配合，在使用狀態(tài)下，彈性支撐墊3受兩擋圈4及套管10 三個方向的壓縮而產(chǎn)生一定彈性形變，貯存一定量的彈力。彈性支撐墊3的作用一是將 球碗2和球銷1脹緊在套管10中，同時也對球碗2進行壓緊力補償，消除球碗2在使 用過程中由于內(nèi)表面磨損產(chǎn)生的配合間隙。二是降低球碗2的徑向剛度，緩解球銷l對 球碗2的動態(tài)沖擊，防止球碗2受沖擊破裂。三是防止球碗2在套管10內(nèi)轉(zhuǎn)動。彈性支撐墊3由橡膠或軟質(zhì)塑料制成。采用注塑成型或澆鑄成型的方法固接在球碗 2上，如采用在球碗2外圓周表面上預涂膠后注塑或澆鑄硫化橡膠的方法將彈性支撐墊 3固定在球碗2上；也可以先在球碗2的外圓周表面上制有倒梯型的環(huán)形凸臺9和軸向 凹槽6，再注塑或澆鑄彈性支撐墊3。球碗2上的開口5是在完成上述工藝后，用切割工具加工形成的，也可以是在球碗 2注塑或澆注成型過程中自然形成。安裝時，在球銷1上依次套入擋圈4、其外表面固接有彈性支撐墊3的球碗2和另 一擋圈4，再將球銷1、帶彈性支撐墊3的球碗2和擋圈4 一并壓裝在推力桿端頭的套 管10內(nèi)。在向球銷1安裝球碗2時，可用工裝夾具如卡鉗拉大或撐大球碗2上的切縫 或開口5，擴大球碗2的內(nèi)孔徑，實現(xiàn)球碗2的壓裝。擋圈4以及套管10內(nèi)壁從軸向和 徑向壓迫軟質(zhì)的彈性支撐墊3，使其受壓縮達到規(guī)定的變形，產(chǎn)生一定量的周向彈力。 壓裝到位后，將卡簧11卡在推力桿套管10的卡槽內(nèi)，即可完成對整個球鉸副的安裝。本實用新型球鉸的剛度接近于橡膠球鉸，較好地改善了球碗式球銷轉(zhuǎn)動型球鉸中球碗固有剛度過大的缺陷；具有良好的緩沖能力；球碗2及球銷1的動態(tài)磨損小，耐磨損性能提高。在重載工程車底盤平衡懸架推力桿中對本實用新型球鉸進行室內(nèi)臺架疲勞試驗(80千牛負荷，銷軸徑扭轉(zhuǎn)±15°，偏轉(zhuǎn)8°):現(xiàn)有橡膠固定式球鉸徑向剛度80千牛/毫米，疲勞試驗16萬次時銷軸斷裂，橡膠層磨損嚴重。分體球碗式球鉸徑向剛度400千牛/毫米，疲勞試驗4萬次時磨擦嚴重，存在明顯塑料磨屑，局部區(qū)域磨損深度1.2毫米。而本實用新型球鉸徑向剛度120千牛/毫米，通過了50萬次試驗，且球銷l和球碗2表面光潔，最大磨損深度0.5毫米。磨損狀態(tài)良好，說明其抗動態(tài)疲勞性能好，適應惡劣工況的性能較好。
權(quán)利要求1.整體復合碗式球鉸，包括球銷(1)，球碗和擋圈(4)，其特征在于球碗(2)呈軸向有切縫或開口(5)的不封閉管狀，在球碗(2)的外圓周表面上包覆有彈性支撐墊(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體復合碗式球鉸，其特征在于球碗(2)由彈性金屬 材料或塑料制成，彈性支撐墊(3)由橡膠或軟質(zhì)塑料制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的整體復合碗式球鉸，其特征在于彈性支撐墊(3) 呈封閉管狀或軸向有切縫或開口 (5)的不封閉管狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的整體復合碗式球鉸，其特征在于在球碗(2)的外 圓周表面上設置有軸向凹槽(6)和環(huán)形凸臺(9)，彈性支撐墊(3)的內(nèi)表面上對應設 置有凸臺和凹槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的整體復合碗式球鉸，其特征在于在球碗(2)的內(nèi) 表面設置有軸向貫通的溝槽(7)。
專利摘要整體復合碗式球鉸，屬于一種軸承結(jié)構(gòu)。球碗2呈軸向有切縫或開口5的不封閉管狀，在球碗2的外圓周表面上包覆有彈性支撐墊3。將球鉸脹緊在套管10中，同時也對球碗2進行壓緊力補償，可消除球碗2磨損產(chǎn)生的配合間隙，降低球碗2的徑向剛度，緩解球銷1對球碗2的動態(tài)沖擊，防止球碗2受沖擊而破裂，緩沖能力大大提高，球碗2對球銷1包覆面較大，抗側(cè)推效果好，工作性能穩(wěn)定且壽命延長。強度高，動態(tài)磨損小，抗動態(tài)疲勞性能提高，安裝方便，承載能力大，可以適應較惡劣的工況。適于重型工程車輛底盤平衡懸掛系統(tǒng)用推力桿使用，也適于作為承載力較大的各種軸承。
文檔編號F16C11/06GK201090600SQ20072008783
公開日2008年7月23日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者偉 劉, 箐 李, 謙 陳 申請人:東風汽車有限公司