專(zhuān)利名稱(chēng)：游隙有限的球鉸鏈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及球鉸鏈，特別用于轉(zhuǎn)向桿或連桿、聯(lián)接桿、懸掛穩(wěn)定桿等。這種球鉸鏈 常常用于機(jī)動(dòng)車(chē)，如轎車(chē)、卡車(chē)、拖拉機(jī)等。這種球鉸鏈還有其它的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
通常，球鉸鏈包括外殼，外殼形成一個(gè)座、一個(gè)開(kāi)口、一個(gè)下軸襯和一個(gè)上軸襯。另 一方面，球鉸鏈包括球頭，球頭形成一個(gè)頭部、一個(gè)頸部和一個(gè)桿。桿穿過(guò)外殼的開(kāi)口延伸 到外殼之外，頭部接納在外殼的座中，在上、下軸襯之間，使頭部可以在座中移動(dòng)。這是大 部分球鉸鏈的共同結(jié)構(gòu)。在其工作過(guò)程中，球頭的桿可以以有限的游隙相對(duì)外殼移動(dòng)。由 于球頭的頭部可以通過(guò)在為此設(shè)置的軸襯上滑動(dòng)而在外殼的座內(nèi)移動(dòng)，使這種移動(dòng)成為可 能。因此，球頭的桿可以沿兩個(gè)垂直的軸線(xiàn)移動(dòng)。桿沿這兩個(gè)軸線(xiàn)的游隙受座的開(kāi)口形狀 的限制，座的邊緣一般伸入到位于頭部與桿之間的球頭頸部。這是球鉸鏈的完全傳統(tǒng)的構(gòu) 形。因此，以適當(dāng)方式構(gòu)形外殼的開(kāi)口，就可以以不同方式限制桿沿兩個(gè)垂直軸線(xiàn)的游隙。 例如，可以將桿沿一軸線(xiàn)的游隙限制為90°，并將桿沿另一垂直軸線(xiàn)的游隙限制為30°。 根據(jù)球鉸鏈的應(yīng)用來(lái)選擇對(duì)桿的游隙的不同限制。在有些情況下，甚至希望球頭的桿的游隙主要只沿一個(gè)軸線(xiàn)進(jìn)行，沿垂直軸線(xiàn)的 游隙基本為零。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在對(duì)于球頭頭部的游隙限制系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)不夠可 靠，并且實(shí)施成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，限定一個(gè)其球頭的桿的游隙可以被限 制、甚至幾乎被鎖定的球鉸鏈，而不降低鉸鏈的可靠性，也不增加其成本。為了達(dá)到該目的，本發(fā)明提出一種球鉸鏈，特別用于轉(zhuǎn)向桿和聯(lián)桿，它包括形成一 個(gè)座、一個(gè)開(kāi)口、一個(gè)下軸襯和一個(gè)上軸襯的外殼，和形成一個(gè)頭部、一個(gè)頸部和一個(gè)桿的 球頭，頸部在頭部和桿之間限定截面減小的縮窄部，桿穿過(guò)外殼的開(kāi)口延伸到外殼之外，頭 部接納在座中，在上、下軸襯之間，使得頭部可以在座中移動(dòng)，其特征在于，外殼在其開(kāi)口處 包括至少一個(gè)頂靠凸緣，用于與球頭的桿接觸，以限制其在該方向的游隙。本發(fā)明不是象現(xiàn) 有技術(shù)中那樣限制桿在頭部或頸部的游隙，而是直接限制桿的游隙，這是通過(guò)在外殼開(kāi)口 處延長(zhǎng)外殼，一直延伸到桿處。這樣，將產(chǎn)生游隙限制的頂靠遠(yuǎn)離位于頭部中心處的桿的旋 轉(zhuǎn)點(diǎn)。這一方面增加了游隙限制的準(zhǔn)確性，并且由于頂靠在兩個(gè)非常堅(jiān)固的零件、即外殼和 球頭的桿之間進(jìn)行，又增加了球鉸鏈的堅(jiān)固性。外殼的延伸或延長(zhǎng)使得頂靠可以凸緣的形 式呈現(xiàn)，凸緣的定義應(yīng)該是廣義的該凸緣只是外殼的軸向延伸至球頭的桿處的一部分。由 于它的位置，該頂靠凸緣形成進(jìn)入接納球頭頭部的內(nèi)座的開(kāi)口的邊緣的一部分。根據(jù)一個(gè)有利實(shí)施例，外殼包括位于桿的兩側(cè)的兩個(gè)相對(duì)的凸緣，以限制桿沿一 軸線(xiàn)的游隙。在某些應(yīng)用情況下，凸緣布置成將桿的軸向游隙限制在幾度，有利地為1至3 度，并最好約為1° 30'。實(shí)際上，把軸向游隙減小到0°是不可能的，這阻止了頭部在外殼的座內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是為什么需要保持大約1°的最小游隙。根據(jù)一個(gè)有意義的方面，需要注意到，當(dāng)所述至少一個(gè)凸緣與桿接觸時(shí)，該凸緣不 與頸部接觸。換句話(huà)說(shuō)，頂靠凸緣不進(jìn)入球頭的頸部?jī)?nèi)。根據(jù)一個(gè)實(shí)用的實(shí)施例，球頭的桿可以包括一個(gè)圓柱形部分，所述至少一個(gè)凸緣 與該圓柱形部分接觸。有利的是，圓柱形部分最好直接與頸部連接，并且其直徑大于頸部直 徑。在這種情況下，鉸鏈可以另外包括一個(gè)萬(wàn)向節(jié)折褶，其一方面圍繞開(kāi)口固定在外殼上， 另一方面緊密接合在球頭的桿的圓柱形部分上。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)有利的方面，所述至少一個(gè)凸緣限定開(kāi)口邊緣的一部分，其 比開(kāi)口邊緣的其它部更向球頭的桿軸向延伸，開(kāi)口邊緣的其它部分有利地也用于頂靠球頭 的桿，或者進(jìn)入到球頭頸部中，從而限定桿的最大橫向游隙。在另一軸向方向，桿的游隙由 頂靠凸緣限制。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)有利的方面，所述至少一個(gè)凸緣形成開(kāi)口的凸肚形的邊緣部 分。根據(jù)另一個(gè)特征，開(kāi)口可具有長(zhǎng)條形或橢圓形形狀，并且具有高度變化的頂靠邊 緣，頂靠凸緣位于開(kāi)口的長(zhǎng)邊?？梢岳斫?，開(kāi)口的構(gòu)形比較復(fù)雜，更不用說(shuō)其邊緣，因?yàn)橐环?面它的形狀不是圓形(而是長(zhǎng)條形或橢圓形)，另一方面它的邊緣不在一個(gè)平面中延伸(而 是形成高度變化的曲線(xiàn))。沿著球頭頭部的縱向軸線(xiàn)，頂靠凸緣比開(kāi)口的其它部分軸向延伸 得更低，在這些地方球頭的游隙最大。這樣，可確定開(kāi)口邊緣的輪廓基本為沿長(zhǎng)條形或橢圓 路徑的正弦曲線(xiàn)形。根據(jù)本發(fā)明另一有意義的特征，凸緣可以包括基本互相平行延伸的內(nèi)頂靠面。本發(fā)明的精髓為遠(yuǎn)離桿的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)球頭的桿的游隙限制。


現(xiàn)在參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖作為非限定例子給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例。圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的非限定實(shí)施例的完整球鉸鏈的立體圖；圖2是圖1球鉸鏈的外殼的立體圖；圖3是圖1球鉸鏈的俯視圖；圖4是沿通過(guò)圖1球鉸鏈的外殼尾部的平面的垂直橫剖視圖；圖5是通過(guò)與圖4平面垂直的平面的垂直橫剖視圖。
具體實(shí)施例方式不同圖中示出的球鉸鏈主要包括外殼1和球頭6。外殼1包括一個(gè)殼體2、一個(gè)蓋3、一個(gè)上軸襯4、一個(gè)彈簧34和一個(gè)外殼尾部5。殼體2可以與尾部5整體形成，或者在變型中分別形成，然后借助已知技術(shù)附加和 固定。殼體2在其上端限定一個(gè)接納槽22，蓋3的外周邊接合在接納槽中。軸襯4也位于 殼體2內(nèi)，并由彈簧34推動(dòng)離開(kāi)蓋3。軸襯4的形狀為環(huán)冠形，限定一個(gè)中心開(kāi)口和一個(gè)環(huán) 形槽。彈簧34 —方面頂靠在蓋3的下面，另一方面頂靠在軸襯4的槽的底部。圖4、5中，彈 簧為其最大壓縮狀態(tài)，這時(shí)上軸襯4與蓋3接觸。外殼2、蓋3和上軸襯4 一起限定一個(gè)內(nèi)
4座21，如下面將要看到的，該內(nèi)座用于接納球頭。殼體2還限定一個(gè)下軸襯24，這里，下軸 襯24與殼體2整體形成。在未示出的變型中，也可以借助附加在殼體2內(nèi)的零件形成下軸 襯24。殼體2還限定與蓋3相對(duì)的一個(gè)開(kāi)口 25。該開(kāi)口 25可使內(nèi)座21與外界連通。相 反，蓋3在與開(kāi)口 25相對(duì)的端部完全封閉座21。后面還會(huì)描述本發(fā)明的開(kāi)口 25的特殊構(gòu) 形。球頭6包括一個(gè)球形頭部61、一個(gè)頸部62和一個(gè)球頭的桿63。球頭頭部61的整 體形狀為球形，并且位于外殼1的座21中。更確切的，頭部61夾在上軸襯4與下軸襯24 之間，上、下軸襯兩者都具有局部球形的互補(bǔ)接觸面。隨著頭部由于在軸襯之間的摩擦而磨 損，彈簧34推動(dòng)上軸襯4頂靠頭部，因此避免任何不利的間隙。桿63穿過(guò)殼體2的開(kāi)口 25 突出到外殼1之外。連接頭部61和桿63的頸部62大致位于開(kāi)口 25處。頭部61是球頭 的直徑最大的部分。頸部62的直徑小于頭部的直徑。桿63在與頸部62連接處的直徑也 大于頸部的直徑。因此可以說(shuō)，頸部62形成頭部61與桿63之間的直徑縮小部。在一實(shí)用 的實(shí)施例中，桿63包括直接與頸部62連接的圓柱形部分64。該圓柱形部分64也大致位于 外殼1的開(kāi)口 25處。在該圓柱形部分之下，桿63可以包括截錐形部分65，其末端是用于連 接的另一個(gè)圓柱形部分66。球鉸鏈還包括萬(wàn)向節(jié)折褶7，實(shí)現(xiàn)外殼1的開(kāi)口與球頭6的桿63之間的密封柔性 連接。萬(wàn)向節(jié)折褶7包括圍繞殼體2形成的凸肩23接合的第一卡環(huán)71，該凸肩23位于開(kāi) 口 25附近，更確切地說(shuō)是圍繞開(kāi)口 25。另一方面，萬(wàn)向節(jié)折褶7包括第二卡環(huán)72，圍繞球 頭6的桿63緊密接合，并最好圍繞球頭的桿63的圓柱形部分64接合。萬(wàn)向節(jié)折褶7在兩 個(gè)卡環(huán)71和72之間限定一個(gè)柔性部分70，其允許桿63通過(guò)樞轉(zhuǎn)相對(duì)殼體2移動(dòng)。剛才描述的球鉸鏈完全是傳統(tǒng)的類(lèi)型。球頭的桿63可以通過(guò)圍繞頭部61的樞轉(zhuǎn) 相對(duì)外殼1移動(dòng)，頭部固定地接納在座21中，在上軸襯4和下軸襯24之間。桿63可以沿 兩個(gè)垂直軸線(xiàn)以有限的游隙移動(dòng)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4，很容易理解，桿63可以沿一個(gè)在圖的平面中延伸的軸線(xiàn)移動(dòng)，并具 有較大的游隙，因?yàn)殚_(kāi)口 25的邊緣部分26遠(yuǎn)離球頭6，特別是遠(yuǎn)離球頭的桿63。因此，桿 63可以在圖紙的平面中樞轉(zhuǎn)，直到開(kāi)口的邊緣部分26頂靠圓柱形部分64。因此，桿63可 以有例如大約60°至90°的游隙。現(xiàn)在參照?qǐng)D5，可以看到，開(kāi)口 25的邊緣部分27直接位于球頭6附近，特別是位于 球頭的桿63附近。開(kāi)口的邊緣形成兩個(gè)相對(duì)的頂靠凸緣27，在它們之間球頭的桿63只能 實(shí)現(xiàn)有限的游隙α，例如約1°至3°，并最好約為1° 30'。這意味著，桿63只能在代表 零游隙的軸線(xiàn)X的兩側(cè)實(shí)現(xiàn)45'的游隙。實(shí)際上，將頂靠凸緣27設(shè)置成使球頭的桿63完 全不動(dòng)是不可能的，因?yàn)樾枰骨蝾^的頭部61在座21內(nèi)能夠在上、下軸襯之間轉(zhuǎn)動(dòng)。這就 是為什么需要始終保持一個(gè)輕微的游隙，這里把該游隙固定在1° 30'，因?yàn)樵谠撚蜗断?觀察到了最佳的性能。因此，頂靠凸緣27呈現(xiàn)開(kāi)口邊緣向圖中下方的延伸的形狀，所述的下方即朝向球 頭的桿63的方向或遠(yuǎn)離蓋3。頂靠凸緣27最好與殼體2整體形成。它們一直延伸至球頭 的桿63的圓柱形部分64處。頂靠凸緣27最好具有沿軸線(xiàn)X互相平行延伸的頂靠?jī)?nèi)表面 271。因此，圓柱形部分64可以與內(nèi)表面271自由接觸，產(chǎn)生線(xiàn)性擴(kuò)展的接觸區(qū)，而不只是 點(diǎn)接觸。
可以注意到，桿63與頂靠凸緣27之間的接觸距離作為桿的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的球61的中心 一定距離。因此，杠桿作用減小，使得施加在凸緣上的力不是太大。而且，必須注意到，凸緣 27由鉸鏈的非常堅(jiān)固的部分形成，即通過(guò)模制得到的殼體2。另外，由于桿與殼體2之間的 接觸位置，很容易精確調(diào)節(jié)桿相對(duì)外殼的游隙角度?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1-3，可容易地理解開(kāi)口 25邊緣的幾何構(gòu)形及其對(duì)球頭的桿63的作 用。圖3中可以立刻觀察到，開(kāi)口具有長(zhǎng)條形、橢圓形或橢球形的頂靠邊緣或棱邊28。因此 容易理解，球頭的桿63能夠以大的游隙在長(zhǎng)條形開(kāi)口的長(zhǎng)軸方向移動(dòng)。相反，在短軸方向， 游隙將大大減小，因?yàn)樗幌薅ㄔ?° 30'。因此可以區(qū)分出成對(duì)相對(duì)布置的四個(gè)不同邊 緣部分，即位于長(zhǎng)條形長(zhǎng)軸上的邊緣部分26和位于長(zhǎng)條形短軸上的邊緣部分27。圖4中 也可見(jiàn)的邊緣部分26是用于抵靠球頭的桿63的部分。圖5中可見(jiàn)的邊緣部分27限定用 于與球頭的桿63的圓柱形部分64接觸的頂靠凸緣27?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1和2，可以看到，開(kāi)口 25的頂靠邊緣或棱邊28呈橢圓形、長(zhǎng)條形或橢球形，不在一個(gè)平面中延伸，而是沿著具有 高點(diǎn)和低點(diǎn)的曲線(xiàn)路徑。該路徑在邊緣部分26處低，在邊緣部分27處高。沿頂靠邊緣28 行進(jìn)一整圈，其路徑上升兩次，也下降兩次。該路徑可以形成一種環(huán)形的雙正弦曲線(xiàn)。在頂 靠凸緣27的部分，頂靠邊緣28的形狀為凸肚形，然后無(wú)間斷地延伸到邊緣部分26。還可將 頂靠凸緣27的位置確定為位于長(zhǎng)條形開(kāi)口的長(zhǎng)直邊，而開(kāi)口部分26位于長(zhǎng)條形開(kāi)口的短 邊或曲線(xiàn)邊。這樣，由于球頭的桿63沿垂直軸線(xiàn)的游隙受到頂靠凸緣27的限制，它可以主要通 過(guò)樞轉(zhuǎn)沿唯一一個(gè)軸線(xiàn)移動(dòng)。也可以說(shuō)，桿63在兩個(gè)頂靠凸緣27之間滑動(dòng)，并頂靠在邊緣 部分26上。在凸緣27之間的滑動(dòng)沿桿63進(jìn)行，特別是在桿的圓柱形部分64處進(jìn)行。頂靠 也發(fā)生在圓柱形部分64上。但是，也可考慮開(kāi)口邊緣26的構(gòu)形使它們頂靠在頸部62內(nèi)。還可注意到，從圖3的角度看，頂靠邊緣28在頂靠凸緣27處為直線(xiàn)，同時(shí)如圖1、 2中可以看到的，其為凸肚形。這種球鉸鏈可以在轉(zhuǎn)向桿或連桿、聯(lián)接桿或穩(wěn)定連桿中得到優(yōu)先應(yīng)用。借助本發(fā)明，可以很容易地限制球頭在外殼中的游隙，而不會(huì)使外殼或球頭的設(shè) 計(jì)復(fù)雜化，并且也不降低鉸鏈的堅(jiān)固性。在用于描述本發(fā)明的例子中，游隙限制為幾度，但 是，也可實(shí)施本發(fā)明以實(shí)現(xiàn)限制更大的游隙，原理是不頂靠球頭的頸部，而是頂靠在球頭的 桿上。
權(quán)利要求
球鉸鏈，特別用于轉(zhuǎn)向桿或聯(lián)接桿，包括 外殼(1)，形成一個(gè)座(21)、一個(gè)開(kāi)口(25)、一個(gè)下軸襯(24)和一個(gè)上軸襯(4)； 球頭(6)，形成一個(gè)頭部(61)、一個(gè)頸部(62)和一個(gè)桿(63)，頸部(62)限定頭部(61)與桿(63)之間的截面減小的縮窄部，桿穿過(guò)外殼開(kāi)口(25)延伸到外殼(1)之外，頭部(61)接納在座(21)中，在下軸襯(24)與上軸襯(4)之間，使得頭部可以在座中移動(dòng)；其特征在于，外殼(1)在其開(kāi)口(25)處包括至少一個(gè)頂靠凸緣(27)，用于與球頭的桿(63)接觸，以便限制該桿在該方向的游隙。
2.如權(quán)利要求1所述的球鉸鏈，其中，外殼(1)包括位于桿(63)的兩側(cè)的兩個(gè)相對(duì)的 凸緣(27)，以便限制桿沿一軸線(xiàn)的游隙。
3.如權(quán)利要求2所述的球鉸鏈，其中，凸緣(27)設(shè)置成將桿(63)的軸向游隙限制為幾 度，有利地為1至3度，最好為大約1° 30'。
4.如上述權(quán)利要求之一所述的球鉸鏈，其中，當(dāng)與桿(63)接觸時(shí)，所述至少一個(gè)凸緣 (27)不與頸部(62)接觸。
5.如上述權(quán)利要求之一所述的球鉸鏈，其中，球頭的桿(63)包括圓柱形部分(64)，所 述至少一個(gè)凸緣(27)與該圓柱形部分(64)接觸。
6.如權(quán)利要求5所述的球鉸鏈，其中，圓柱形部分(64)直接與頸部(62)連接，并且直 徑大于頸部的直徑。
7.如權(quán)利要求5或6所述的球鉸鏈，它還包括萬(wàn)向節(jié)折褶(7)，其一方面圍繞開(kāi)口(25) 固定在外殼(1)上，另一方面緊密接合在球頭的桿(63)的圓柱形部分(64)上。
8.如上述權(quán)利要求之一所述的球鉸鏈，其中，所述至少一個(gè)凸緣(27)限定一個(gè)開(kāi)口的 邊緣部分，其比開(kāi)口的其它邊緣部分(26)更向球頭的桿(63)軸向延伸。
9.如上述權(quán)利要求之一所述的球鉸鏈，其中，所述至少一個(gè)凸緣(27)形成開(kāi)口(25)的 凸肚形邊緣部分。
10.如上述權(quán)利要求之一所述的球鉸鏈，其中，開(kāi)口(25)為長(zhǎng)條形或橢圓形，并且具有 高度變化的頂靠邊緣(28)，頂靠凸緣(27)位于開(kāi)口的長(zhǎng)邊。
11.如權(quán)利要求2所述的球鉸鏈，其中，凸緣包括基本互相平行延伸的頂靠?jī)?nèi)表面 (271)。
全文摘要
球鉸鏈，特別用于轉(zhuǎn)向桿或聯(lián)接桿，包括形成座(21)、開(kāi)口(25)、下軸襯(24)和上軸襯(4)的外殼(1)，和形成頭部(61)、頸部(62)和桿(63)的球頭(6)，頸部(62)限定頭部(61)與桿(63)之間的截面減小的縮窄部，桿穿過(guò)開(kāi)口(25)延伸到外殼(1)之外，頭部(61)接納在座(21)中，在下軸襯(24)與上軸襯(4)之間，使得頭部可在座中移動(dòng)；其特征在于，外殼(1)在其開(kāi)口(25)處包括至少一個(gè)頂靠凸緣(27)，用于與球頭的桿(63)接觸，以便限制桿在該方向的游隙。
文檔編號(hào)F16C11/06GK101896728SQ200880120277
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者J-C·雷代萊 申請(qǐng)人:斯科瑪公司