專利名稱：同軸的滾花球形接頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用在汽車和輕型貨車應用中的壓配型球形接頭，尤其涉及一種替換球形接頭組件，其適用于壓制在懸掛部件中的之前使用過的且可能變形的容納孔中。
背景技術：
很多汽車和輕型貨車中的懸掛系統包括多個球形接頭組件，用以與車輪樞轉、旋轉連接。如圖I所示，球形接頭通常包括球面軸承，該球面軸承將上和/或下控制臂連接至各自的轉向節(jié)。這樣的組件具有有限的使用壽命，并且當出現磨損跡象時需要替換。在典型的汽車或者輕型貨車的使用壽命期間多次更換球形接頭的情況并不少見。 球形接頭組件通常具有安裝在多個控制臂中的一個控制臂的容納孔內的承窩殼體。這些承窩殼體可以采用多種不同的技術(例如通過直接的螺紋連接、與螺母定位件的錐度配合、點焊或者通過壓配)來安裝。壓配球形接頭組件通過外部承窩殼體和控制臂中的內部容納孔之間的過盈配合固定在適當的位置。承窩殼體上的滾花增強了保持力。經常使用卡環(huán)來輔助壓配連接，以確保承窩殼體不會在無意中分開。替換球形接頭組件，S卩，作為備件而不是作為原始設備部件的球形接頭組件通常設計為帶有縱向延伸的鍵槽形式的超大滾花，用以確保與控制臂中的容納孔緊密連接。例如，圖3示出了這種類型的一個示例。按照眾所周知的步驟，可以使用如圖2所示的C型結構沖壓工具來移除舊的、磨損的球形接頭組件，并安裝新的、替換球形接頭組件。這些步驟可以包括使用圖2中示出的套管狀的容納管和杯狀的適配器。在汽車維修行業(yè)中涉及的機械結構和其它方面所面臨的一個特殊問題在于將壓配型球形接頭替換到具有磨損和/或損壞的容納孔的控制臂中。例如，如果一特定車輛之前經歷過多次球形接頭替換操作，則控制臂中的容納孔可能變形或者變大，而且還可能因為之前的多次球形接頭替換操作而硬化。在這種情況下，控制臂僅僅因為容納孔磨損或者過量擴大而具有缺陷，就有可能建議替換整個控制臂。正如大家理解的，這樣的情況會導致維修成本增加、不必要的浪費和消費者的不滿。因此，在本領域中，有必要處理這樣的情況壓配型的替換球形接頭組件需要被安裝在車輛懸掛部件中的之前使用過的且可能變形的容納孔中。而且，有必要防止容納孔進一步變形，從而延長控制臂和其它此類懸掛部件的使用壽命。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種組件和用于將壓配型的球形接頭組件替換到車輛懸掛部件中的之前使用過的且可能變形的容納孔中的方法。球形接頭組件包括界定一中心軸的承窩殼體。該承窩殼體包括外部側壁，該外部側壁具有導入端和軸向隔開的外部限位凸緣。具有球形頭部的可移動構件樞轉地設置在承窩殼體中，并進一步包括從球形頭部一般軸向延伸的安裝軸。該殼體的外部側壁包括多個一般為環(huán)形的滾花，每個滾花具有一個建立其外徑的單獨的頂部。這些滾花通過介于中間的壓力平衡槽軸向地相互隔開。各滾花繞著中心軸同軸地設置。至少鄰近導入端的第一個滾花具有小于鄰近限位凸緣的最后一個滾花的外徑。根據這些特性構造的替換球形接頭組件特別適用于達到牢固地壓配連接在車輛懸掛部件中的之前使用過的且可能變形的容納孔中的目的。根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于替換車輛懸掛部件中的球形接頭組件的方法，該方法包括以下步驟提供具有固定在容納孔中的磨壞的球形接頭的車輛懸掛部件，然后從該懸掛部件中移走該磨壞的球形接頭，以顯露其中的容納孔。該方法進一步包括提供具有外部側壁的替換球形接頭組件，該外部側壁帶有導入端和軸向隔開的外部限位凸緣。多個一般為環(huán)形的滾花繞著外部側壁成形，每個滾花具有一個設置在其外徑上的頂部。該滾花成形步驟進一步包括相對于鄰近限位凸緣的最后一個滾花，將鄰近導入端的第一個滾花的外徑減小。每個滾花通過介于中間的壓力平衡槽與相鄰的滾花隔開。該方法進一步包括將替換球形接頭強行壓入懸掛部件中的顯露的容納孔中，同時，使頂部物料從至少 一個滾花轉移到直接相鄰的壓力平衡槽中，以防止與容納孔摩擦。本發(fā)明克服了現有技術的壓配的球形接頭組件存在的缺陷和不足。滾花的同軸定位與介于中間的壓力平衡槽共同作用，以進一步減小懸掛部件中的容納孔的變形，同時防止轉移的物料在限位凸緣下方不利地堆積，從而使安裝過程中產生的壓力及容納孔的變形最小化。


結合下文的詳細描述和附圖，本發(fā)明在所述的或者其它方面的特性和優(yōu)點將更加容易理解，其中圖I是車輪及其相關懸掛部件的典型、局部視圖，該懸掛部件包括上控制臂、下控 制臂和轉向節(jié)，并帶有設置在它們之間的壓配型球形接頭組件；圖2是壓配的球形接頭組件的典型視圖，該球形接頭組件通過采用C型結構沖壓工具、安裝套管和適配器安裝在下控制臂中；圖3是現有技術的承窩殼體的放大視圖，即，由圖2中的3所界定的區(qū)域放大形成的示圖，并示出了傳統的軸向的、鍵槽狀的滾花；圖4是根據本發(fā)明的替換球形接頭組件的剖視圖；圖5是根據本發(fā)明的替換球形接頭組件的局部正視圖，該替換球形接頭組件平穩(wěn)地插入在懸掛部件的容納孔中；圖6是與圖5類似的局部視圖，但其進一步地示出了鄰近承窩殼體的導入端的第一滾花，該第一滾花作為用于減小錯位趨勢的輔助(pilot)特征；圖7是如圖6的視圖，其更進一步地示出了在完全固定狀態(tài)下的球形接頭組件；圖8是承窩殼體的部分外部側壁的放大的、局部視圖，其示出了由本發(fā)明的一個實施例中的各滾花的頂部形成的錐形導入角；以及圖9是另一個放大視圖，其示出了將替換球形組件強行壓入懸掛部件中的顯露的容納孔中，借此使頂部物料從相對較軟的滾花的轉移到壓力平衡槽中，以防止與容納孔摩擦，從而使對容納孔內徑的損壞最小化。
具體實施例方式參閱附圖，其中相似的附圖標記指示所有視圖中的相似或相應的部分，圖4中的10 一般示出了根據本發(fā)明的替換球形接頭組件。該組件10包括杯狀的承窩殼體12，該承窩殼體12優(yōu)選地由金屬(例如鋼)制成，該承窩殼體12中設置有球頭銷16的連接的球形頭部14，該球頭銷16同樣優(yōu)選地由鋼或者其它適合的材料制成。該球頭銷16包括遠離球形頭部14、從承窩殼體12向外整體延伸的安裝軸18。盡管從一個應用到另一個應用的安裝軸18的具體形狀和連接技術可以不同，但該安裝軸18可以具有錐形的連接表面和螺紋端20。該承窩殼體12界定一中心軸A，并包括具有導入端22和軸向隔開的外部限位凸緣24的外部側壁。如圖5和6所示，在實際操作中，首先將導入端22插入懸掛部件28的容納孔26中。如圖7所示，在壓配操作過程中，該承窩殼體12通過例如C型結構工具的旋擰來受壓，直到限位凸緣24呈面對面接觸地緊靠懸掛部件28。該承窩殼體12可以包括環(huán)槽30，一旦該組件10固定在懸掛部件28中，該環(huán)槽30用于容納卡環(huán)或其它類型的附加阻擋裝置。根據需要，可以使用防塵罩32來作為外殼，以密封承窩殼體12，使其和外部污染物隔離開，還可以將潤滑劑或潤滑脂保持在與球形頭部的連接接觸處。該組件10適用于通過潤滑脂嘴34來容納潤滑脂或者其它潤滑劑。現在請參閱圖5-9，在放大詳細圖中示出了承窩殼體12，以更好地示出承窩殼體12的外部側壁。外部側壁的在其導入端22和限位凸緣24之間的部分設置有多個一般呈環(huán)形的滾花36。每個滾花36具有一個建立其各自外徑的頂部38。該滾花36通過介于中間的壓力平衡槽40相互軸向隔開。最佳的可能如圖8和9所示，各滾花36的兩側面(flanks)42幾乎徑向延伸，以使其頂部38的各側邊和相鄰的壓力平衡槽40相互連接。在最后一個滾花36B和限位凸緣24之間設有輔助壓力平衡槽44。滾花36優(yōu)選地通過機加工操作形成，用以使加工硬化的影響最小化，從而使?jié)L花36的材料的硬度保持在可能最柔軟的狀態(tài)。另外，該滾花36可以制造成這樣鄰近導入端22的第一滾花36A具有小于鄰近限位凸緣24的最后一個滾花36B的外徑。相對于懸掛部件28中的容納孔26，該較小的滾花36A被設計成提供引導或導入特征，以幫助球形接頭組件10在安裝過程中居中，從而防止在無意中錯位或者損壞懸掛部件28。優(yōu)選地，這樣的相對尺寸帶來這樣的維修方案將球形接頭組件10壓入懸掛部件28中，使得至少最后一個滾花36B和容納孔26之間形成過盈配合，而不是第一滾花36A的頂部和容納孔26之間形成過盈配合。在一個優(yōu)選實施例中，如圖8所示，所有滾花36的頂部38呈截頭錐形對齊，其中虛線表示與最后一個滾花36B的直徑相等的圓柱體。圖9中的虛線表示理論上的容納孔26的圓柱邊緣，并突出顯示了頂部38和容納孔26之間的干涉程度朝向最后一個滾花36B的方向遞增的方式。在一種可選擇的結構中，所有頂部38都可以具有真正的圓柱形外部結構，然而只有階梯形的直徑提供相似的功能。在另外一種變化中，只有前面兩個或三個滾花36A、36在它們的頂部38上制成錐形的導入結構，而在最后一個滾花36B之前的其余滾花36分別制成合適的圓柱形結構。當然，在不脫離本發(fā)明的宗旨的情況下，還可以有很多其它的變化。再次參閱圖8和9，可以注意到，每個滾花36具有一個軸向寬度，而每個壓力平衡槽40具有一個軸向的跨度。在一個典型的實施例中，滾花36和槽40之間的尺寸關系是這樣的各滾花36的軸向寬度大于直接與其相鄰的各壓力平衡槽的軸向跨度的約50%。這里描述的結構提供安裝方便、保持力及對齊功能的優(yōu)點的集合，而沒有現有技術設計中的發(fā)現的類似于圖3的缺點。更具體地說，輔助各單獨的滾花36的壓力平衡槽40、44是考慮到了頂部物料(可以從圖7和9中示出的卷曲物看出來)會在安裝過程中掉落。如圖3所示的傳統的軸向滾花設計沒有考慮到這種物料的掉落，因此，導致了被轉移的物料逐漸積聚，這些物料會在該殼體的限位凸緣下方積聚，進而造成壓力在安裝過程中逐漸增大。通過本發(fā)明可以避免這樣的缺陷，在本發(fā)明中，轉移的頂部物料直接落入相鄰的壓力平衡槽40、44中，而不會造成應力和壓力的不良積聚。因此，該容納孔26的內徑得到更好的保護，從而使以后的維修或替換操作成為可能。
如圖5所示，滾花36優(yōu)選為基本呈環(huán)形且不連續(xù)。然而，本領域的技術人員應該理解在一種可選擇的結構中，滾花36可以以螺紋狀樣式切削，從而形成一些頂點型(Acme-style)螺紋圖案，同時依然保持上文所述的其它關系和特性。這樣的可選擇的結構將形成一般呈環(huán)形的滾花而不是附圖所示的基本呈環(huán)形的滾花。如前文提到的，優(yōu)選地，采用常見的機械加工技術將滾花部36及相關的壓力平衡槽40機械加工成金屬承窩殼體12。換句話說，可以采用切削工具將物料從承窩殼體12上移除。這是相較于傳統工藝來說的，該傳統工藝要求高壓鍛造，用以移除物料并形成如圖3所示的鍵齒狀的滾花。另一方面，機械加工可以提供更好的過程控制并且減少機床的磨損。這樣的設計可以通過機械師來進一步改進球形接頭組件10的安裝。這樣的安裝改進歸因于第一滾花36上形成有導入錐度，且其它滾花36上也可能形成有導入錐度，使得承窩殼體12至少可以首先沿正確的方向容納在容納孔26中。另外，后面的同軸滾花36、36B設計為在安裝過程中消除，從而保護配合的容納孔26的內徑，而不會像傳統的軸向滾花的設計一樣損壞該容納孔。大量的壓力平衡槽40給壓入過程中掉落下來的轉移的頂部物料提供了空間。這樣可以避免傳統的滾花設計(圖3)帶來的問題，該傳統的滾花使轉移的物料在殼體的限位凸緣下方堆積，從而造成不良的應力集中，并進一步地使容納孔26損壞/變形。按照相關的法律規(guī)定描述了前述的發(fā)明，因此，說明書只作為示例而非對本質上的限定。公開的實施例的多種修改和變形可能對本領域的技術人員來說是顯而易見的，并且屬于在本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明提供的法律保護范圍由以下的權利要求書限定。
權利要求
1.一種替換球形接頭組件，該組件適用于壓制在車輛懸掛部件中的之前使用過的且可能變形的容納孔中，其特征在于，所述球形接頭組件包括 界定一中心軸的承窩殼體，所述承窩殼體包括具有導入端和軸向隔開的外部限位凸緣的外部側壁； 可移動構件和安裝軸，該可移動構件具有樞轉地設置在所述承窩殼體中的球形頭部，該安裝軸一般從球形頭部軸向延伸； 所述殼體的所述外部側壁進一步包括多個一般呈環(huán)形的滾花，每個滾花具有一個建立外徑的單獨的頂部，所述多個滾花通過介于中間的壓力平衡槽相互軸向地隔開，每個所述滾花繞著所述中心軸同軸地設置； 至少鄰近所述導入端的第一個所述滾花具有小于鄰近所述限位凸緣的最后一個所述滾花的外徑。
2.根據權利要求I所述的組件，其特征在于，鄰近所述導入端的所述第一個滾花具有截頭錐形的頂部。
3.根據權利要求I所述的組件，其特征在于，鄰近所述限位凸緣的所述最后一個滾花具有真正的圓柱形頂部。
4.根據權利要求I所述的組件，其特征在于，每個所述滾花具有軸向寬度且每個所述壓力平衡槽具有軸向跨度；每個所述滾花的軸向寬度大于每個與該滾花直接相鄰的所述壓力平衡槽的軸向跨度。
5.根據權利要求I所述的組件，其特征在于，每個所述滾花基本呈環(huán)形。
6.根據權利要求I所述的組件，其特征在于，所述滾花各自包括機加工的側面，該側面使所述單獨的頂部與直接相鄰的所述壓力平衡槽相互連接。
7.根據權利要求I所述的組件，其特征在于，該組件進一步包括設置在所述最后一個滾花和所述限位凸緣之間的輔助壓力平衡槽。
8.一種替換球形接頭組件，該組件適用于壓制在車輛懸掛部件的容納孔中，其特征在于，所述組件包括 車輛懸掛部件，其包括具有內徑的容納孔； 界定一中心軸的承窩殼體，所述承窩殼體包括具有導入端和軸向隔開的外部限位凸緣的外部側壁； 可移動構件和安裝軸，該可移動構件具有樞轉地設置在所述承窩殼體中的球形頭部，該安裝軸一般從球形頭部軸向延伸； 所述殼體的所述外部側壁進一步包括多個一般呈環(huán)形的滾花，這些滾花各具有一個建立外徑的單獨的頂部，所述多個滾花通過介于中間的壓力平衡槽相互軸向地隔開，每個所述滾花繞著所述中心軸同軸地設置； 至少鄰近所述導入端的第一個所述滾花具有小于鄰近所述限位凸緣的最后一個所述滾花的外徑； 并且進一步地，所述第一個滾花的外徑小于所述懸掛部件中的所述容納孔的所述直徑，而所述最后一個滾花的外徑大于所述容納孔的所述直徑，借此，將所述球形接頭組件壓入所述懸掛部件中，使得至少所述最后一個滾花和所述容納孔之間形成過盈配合，而不是所述第一個滾花的所述頂部和所述容納孔之間形成過盈配合。
9.根據權利要求8所述的組件，其特征在于，鄰近所述導入端的所述第一個滾花具有截頭錐形的頂部。
10.根據權利要求8所述的組件，其特征在于，鄰近所述限位凸緣的所述最后一個滾花具有真正的圓柱形頂部。
11.根據權利要求8所述的組件，其特征在于，每個所述滾花具有軸向寬度且每個所述壓力平衡槽具有軸向跨度；每個所述滾花的軸向寬度大于每個與該滾花直接相鄰的所述壓力平衡槽的軸向跨度。
12.根據權利要求8所述的組件，其特征在于，每個所述滾花基本呈環(huán)形。
13.根據權利要求8所述的組件，其特征在于，所述滾花各自包括機加工的側面，該側面使所述單獨的頂部與直接相鄰的所述壓力平衡槽相互連接。
14.根據權利要求8所述的組件，其特征在于，所述懸掛部件由具有可確定的材料硬度的材料制成，并且所述承窩殼體由具有比所述懸掛部件的材料硬度更軟的不同材料硬度的材料制成。
15.一種用于替換車輛懸掛部件中的球形接頭組件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 提供具有固定在容納孔中的磨壞的球形接頭組件的車輛懸掛部件； 從懸掛部件中移走磨壞的球形接頭組件，以顯露其中的容納孔； 提供具有外部側壁的替換球形接頭組件，該外部側壁帶有導入端和軸向隔開的外部限位凸緣； 形成多個繞著外部側壁的一般為環(huán)形的滾花，每個滾花具有一個建立外徑的頂部； 所述形成步驟包括相對于鄰近限位凸緣的最后一個滾花，減小鄰近導入端的第一個滾花的外部直徑； 通過介于中間的壓力平衡槽將各滾花和相鄰的滾花隔開； 以及將替換球形接頭組件強行壓入懸掛部件的顯露的容納孔中，同時，使頂部物料從至少一個所述滾花轉移到直接相鄰的壓力平衡槽，以防止與容納孔摩擦。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述形成步驟包括至少在鄰近導入端的第一個滾花上構造截頭錐形的頂部。
17.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述形成步驟包括將各滾花制成帶有軸向寬度，且其中的所述隔開步驟包括將各壓力平衡槽制成帶有軸向跨度；各滾花的軸向寬度大于與該滾花直接相鄰的各壓力平衡槽的軸向跨度。
18.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述形成步驟包括將各滾花機加工成基本呈環(huán)形的結構。
19.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述提供車輛懸掛部件的步驟包括采用具有可確定的材料硬度的材料制成懸掛部件，并且其中所述提供替換球形接頭的步驟包括采用具有比懸掛部件的材料硬度更軟的不同材料硬度的材料制成滾花。
20.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述強行壓入替換球形接頭的步驟包括使外部限位凸緣與懸掛部件直接接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種替換球形接頭組件(10)，其適合壓制在例如控制臂(28)的懸掛部件中的之前使用過的且可能變形的容納孔(26)中。該組件(10)的承窩殼體(12)包括多個一般呈環(huán)形的、同軸的滾花(36)，每個滾花(36)具有一個單獨的頂部(38)，且各滾花(36)通過介于中間的壓力平衡槽(40)相互隔開。滾花(36)的頂部(38)可以制成錐形以提供導入特性，用以使壓入安裝操作過程中的錯位最小化。滾花(36)優(yōu)選為比控制臂的材質更軟，以便其在壓入過程中屈變而不會使容納孔(26)進一步損壞或者變大。從滾花(36)的頂部(38)轉移的物料落入壓力平衡槽(40)中。
文檔編號B60G7/00GK102741072SQ201080062758
公開日2012年10月17日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權日2009年12月3日
發(fā)明者麗吉·威廉斯, 喬治·菲利普斯, 克里斯·肖爾斯, 安東尼·戴克, 肯農·布雷特·斯維爾, 邁克爾·威爾科特 申請人:費德羅-莫格爾公司