專利名稱：球軸頸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車的球節(jié)的球軸頸，其具有軸頸和與該軸頸相連的節(jié)球，其中在球軸頸中設(shè)有其中安裝有磁體的凹陷。此外，本發(fā)明還涉及具有這種球軸頸的球節(jié)。
由EP 0 617 260 A1已知一種用于汽車的球節(jié)，其中球頭插在球窩中。在球頭中安置有永久磁體，位于該永久磁體相對位置上的是設(shè)在球窩區(qū)域中對磁場敏感的傳感器。
由DE 101 10738 C1已知一種用于汽車的球節(jié)，其中具有銷部和球部的球頭銷以其球部可轉(zhuǎn)動和擺動地安置在設(shè)于外殼部中的球拱形安置部分中。在球部中設(shè)有永久磁體，其對面是具有兩個霍爾傳感片的傳感器元件。
在前述文獻中對在球軸頸中設(shè)置磁體沒有做出足夠的說明，因此可能會出現(xiàn)尤其是在制造工藝上的缺陷。當(dāng)磁體在球軸頸中的固定不夠好時，溫度變化應(yīng)力也可能導(dǎo)致出問題。此外，用于汽車的球軸頸通常用鐵磁性材料制造，就借助于對磁場敏感的傳感器的磁場測量而言，這種鐵磁性材料會對該磁體產(chǎn)生的磁場的分布產(chǎn)生負(fù)面影響。尤其是可能決定性地在鐵磁性材料中出現(xiàn)磁通并且不能保證為磁場敏感的傳感器提供″足夠的場″。
從該現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種適合成批制造的球軸頸，在該球軸頸中牢固安裝了磁體。此外在將鐵磁性材料應(yīng)用于球軸頸時，就借助于對磁場敏感的傳感器來測量磁場而言，還應(yīng)避免該磁體產(chǎn)生的磁場的負(fù)面影響。
按照本發(fā)明，該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1所述的特征的球軸頸和具有權(quán)利要求21所述的特征的球節(jié)來解決。優(yōu)選的改進方案在從屬權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明的用于汽車的球節(jié)的球軸頸具有軸頸和與該軸頸相連的節(jié)球，其中在球軸頸中設(shè)有其中安置有磁體的凹陷。在磁體外表面和凹陷內(nèi)壁之間構(gòu)造有間隙，該間隙中填充用于固定磁體的非磁性材料。
本發(fā)明的解決方案還在于設(shè)置多個凹陷或磁體，其中例如可在一個凹陷中設(shè)置多個磁體。
通過在磁體外表面和凹陷內(nèi)壁之間構(gòu)造的間隙中填充非磁性材料，可以使尤其是永久磁體的磁體在成批制造的范圍中在工藝上更加可靠地安裝在球軸頸中。此外，當(dāng)球軸頸由鐵磁性材料制造時，就借助于尤其是設(shè)置在球軸頸外面的對磁場敏感的傳感器來測量磁場而言，通過在間隙中環(huán)繞磁體設(shè)置非磁性材料，減小了對該磁體產(chǎn)生的磁場的負(fù)面影響。由非磁性材料實現(xiàn)的對磁場測量有利的磁場分布，使得借助于該磁場測量能夠可靠和準(zhǔn)確的查明磁體的位置。通過合適選擇非磁性材料還可以在溫度變化應(yīng)力下補償磁體和球軸頸的不同的熱膨脹特性。
磁體可以這樣設(shè)置在凹陷中，使得在磁體和球軸頸之間沒有直接接觸。但優(yōu)選地，磁體以其前端與球軸頸直接接觸，從而可以更簡單地將磁體安裝在球軸頸中。此時例如使磁體插入凹陷中具有這樣的長度，即使得其與球軸頸對著的端面貼接在凹陷的底面上。從而磁體的安裝相對于凹陷的縱軸是自調(diào)節(jié)的。此外在很大程度上排除了磁體翻倒。這種翻倒可以導(dǎo)致在通過磁場測量確定磁體位置時出錯。此外，當(dāng)球軸頸由鐵磁性材料制造時，通過這種接觸得到對磁場測量有利的磁場分布。
球軸頸或節(jié)球在凹陷區(qū)域中也可以完全地由鐵磁性材料，優(yōu)選地由鐵磁性鋼制造，而例如彈性青銅，鋁或合成材料，如聚酰胺(PA)或聚甲醛(POM)已經(jīng)證明是適合用作非磁性材料的。但是在選擇材料時要注意不同的溫度膨脹系數(shù)，其在-40℃至120℃的溫度范圍中的作用并非無足輕重。此外合成材料具有吸收水分的危險。
下面給出在制造本發(fā)明的球軸頸時可以考慮的一些材料特征參數(shù)溫度膨脹系數(shù)鋼0.0000161/℃(1/K)
溫度膨脹系數(shù) 鋁0.0000238 1/℃(1/K)溫度膨脹系數(shù) 合成材料PA 0.175E-4 1/℃(1/K)溫度膨脹系數(shù) 合成材料POM1.1E-41/℃(1/K)吸濕性PA1.7％吸濕性POM 0.8％吸水性PA0.2％吸水性POM 5.5％得出的聚酰胺的數(shù)值例如針對PA66。
磁體可以是圓柱形或截錐形的，其中凹陷的圓柱形構(gòu)造證明是有利的。尤其是凹陷的內(nèi)徑大于磁體的最大外徑。
在磁體為截錐形構(gòu)造時，尤其是磁體的較小的端面背離球軸頸。這種構(gòu)造的磁體對其磁場產(chǎn)生作用，從而為對磁場敏感的傳感器提供用于查明磁場的″更多的″場。其原因是與具有相同的磁場出口表面的圓柱形的磁體相比，它含有更高的與磁體體積耦合的能量。由此通過截錐形的構(gòu)造在大的磁體體積時形成小的磁場出口表面。
通過采用非磁性材料構(gòu)造出安置磁體的環(huán)，可以實現(xiàn)安裝的簡便性，該環(huán)可以和磁體一起固定地粘接在凹陷中。該環(huán)優(yōu)選地由鋁或合成材料制造并且尤其是構(gòu)成單獨的部件。
此外，環(huán)在凹陷中通過膠粘劑自動對中，其中采用半彈性的膠粘劑還保證在出現(xiàn)劇烈的溫度變化情況時連接也是牢固可靠的。這種膠粘劑可以補償環(huán)和球軸頸的不同的熱膨脹特性。作為膠粘劑例如可以采用紫外光硬化校，如果環(huán)是由紫外光能夠穿透的材料制造的話。如果環(huán)由合成材料制造，按照一個備選方案，環(huán)也可以直接地注塑到具有磁體的凹陷中。
磁體也可以完全地嵌入合成材料中，尤其是其中該合成材料壓鑄在磁體上。通過磁體和合成材料構(gòu)成的整體尤其是單獨的部件并且可以粘接在凹陷和/或壓入凹陷中。這里也可以使用紫外光硬化膠?；蛘?，合成材料也可以注射在設(shè)有磁體的凹陷中。
按照本發(fā)明的另一種改進方案，磁性材料可以以其中插入磁體的沖壓彎件的形式構(gòu)造。優(yōu)選為金屬的沖壓彎件尤其是由彈簧青銅制造的并且可以與磁體一起壓入凹陷中。此外，沖壓彎件可以具有部分的彈性，這樣沖壓彎件在安裝狀態(tài)下彈性地支撐在凹陷的內(nèi)壁上。磁體本身也可以壓入沖壓彎件中，其中磁體傳力地保持在沖壓彎件中。
沖壓彎件優(yōu)選地為環(huán)形并且具有兩個同心邊和使該同心邊相互連接的連接片。由此可以將磁體安置在內(nèi)邊內(nèi)，其中外邊是支撐在凹陷的內(nèi)壁上的彈簧。由于彈簧的彈性預(yù)張力和在球軸頸中的凹陷的內(nèi)壁的表面粗糙性，由沖壓彎件和磁體構(gòu)成的整體傳力地保持在球軸頸中。還可以將內(nèi)邊或較小的臂嵌入合成材料套中，在合成材料套中還可以設(shè)置該磁體。
外邊可以通過自由空間分割成多個彈簧舌，其圍繞內(nèi)邊設(shè)置并且支撐在凹陷的內(nèi)壁上，以利用彈簧力構(gòu)成傳力的連接。此時自由空間也可以一直延伸到連接片中。
本發(fā)明的任務(wù)此外還通過一種用于汽車的球節(jié)來解決，該球節(jié)包括球節(jié)外殼和在其中可轉(zhuǎn)動和擺動地支承的，具有軸頸和與該軸頸連接的節(jié)球的球軸頸，在該球軸頸中設(shè)有其中安置有磁體的凹陷。其中，在磁體的外表面和凹陷的內(nèi)壁之間構(gòu)成間隙，該間隙中填充用于固定磁體的非磁性材料。
按照本發(fā)明的球節(jié)的球軸頸可以用如按照本發(fā)明的球軸頸的相同方式進行改進。
以下根據(jù)優(yōu)選的實施形式并參照附圖來說明本發(fā)明。附圖中所示

圖1本發(fā)明的球節(jié)的一個實施形式的截面視圖，圖2本發(fā)明的球軸頸的一個第一實施形式的截面示意圖，圖3本發(fā)明的球軸頸的一個第二實施形式的截面示意圖，圖4本發(fā)明的球軸頸的一個第三實施形式的截面示意圖，圖5本發(fā)明的球軸頸的一個第四實施形式的截面示意圖，圖6圖5所示實施形式的俯視圖，圖7本發(fā)明的球軸頸的一個第五實施形式的截面示意圖，
圖8圖7所示實施形式的俯視圖。
圖9在安裝磁體和非磁性材料之前本發(fā)明的球軸頸的截面示意圖，圖10圖9所示的球軸頸帶有插入的磁體但沒有非磁性材料時的截面示意圖，和圖11在安裝磁體和非磁性材料之前圖1所示的球軸頸的截面示意圖。
從圖1可以看到本發(fā)明的球節(jié)的一個實施形式的截面視圖，其中具有節(jié)球1和軸頸2的球軸頸3通過軸襯6的中間連接可轉(zhuǎn)動和擺動地支承在球節(jié)外殼5的內(nèi)腔4中。球軸頸3的軸頸2通過開口7伸到球節(jié)外殼5的外部，并且在其背離球1的端部上帶有螺紋8。在球節(jié)外殼5的背離軸頸2的區(qū)域中，球節(jié)外殼5具有用蓋子9封閉的安裝開口7a，在蓋子對著節(jié)球1的面上沒有對磁場敏感的傳感器10。
節(jié)球1在其與蓋子9對著的區(qū)域中具有削平部分11，在該削平部分中構(gòu)造有圓柱形的凹陷12，永久磁體13插入該凹陷中。凹陷12和永久磁體13延伸到節(jié)球1內(nèi)部，其中在磁體13的外表面14和凹陷12的內(nèi)壁15之間構(gòu)造了填充有磁性材料16的間隙17。磁體13以其與球軸頸3對著的端面18貼接在凹陷12的底面19上并且經(jīng)非磁性材料16固定在凹陷12中。如從圖中看到的，磁體13以其與球軸頸3背離的前端20從削平部分11突出少許。為了免受環(huán)境的影響，球節(jié)以通常的方式設(shè)有膜盒式密封件21，其通過張緊環(huán)22固定在球節(jié)外殼5上，并且以密封區(qū)域23密封地貼接在軸頸2上。
雖然按照圖1所示，磁體13是設(shè)在與軸頸2背離的節(jié)球1的區(qū)域中，但是也可以將磁體13設(shè)在球軸頸3的其它位置上。
從圖2可以看到本發(fā)明的球軸頸3的一個第一實施形式，其中由合成材料構(gòu)成的環(huán)24和磁體13一起粘接在球軸頸3的凹陷12中并且磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上。所用的合成材料可以透過紫外光，其中膠粘劑通過紫外光的照射而硬化，這尤其有利于成批應(yīng)用。環(huán)24和軸頸3之間沒有間隙，因此排除了可能的腐蝕源。
從圖3可以看到本發(fā)明的球軸頸3的一個第二實施形式，其中圓柱形磁體13完全地嵌入用壓鑄法制造的合成材料元件25中。由磁體13和合成材料元件25構(gòu)成的整體被壓入球軸頸3的凹陷12中，其中磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上，由此提供一種安裝工藝簡單的整體牢固的部件。由于是壓入，因此可以不用膠粘劑，從而不必注意受紫外光硬化的膠粘劑的滴狀液態(tài)時間和干燥時間。
從圖4可以看到本發(fā)明的球軸頸3的一個第三實施形式，其中截錐形的磁體13完全地嵌入用壓鑄法制造的合成材料元件25中。磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上并且從底面19開始隨著與該底面的間距的增加而錐形變窄。
從圖5可以看到本發(fā)明的球軸頸3的一個第四實施形式，其中圓柱形的磁體13被壓入由彈簧青銅構(gòu)成的沖壓彎件26中。沖壓彎件26是環(huán)形的并且有兩個經(jīng)連接片29相互連接的同心邊27和28。此時內(nèi)邊27與磁體13的外表面14平行地延伸并且牢固地貼接在該外表面上，使得磁體13傳力地保持在沖壓彎件26中。在與球軸頸3對著的內(nèi)邊27的端部上連接環(huán)形的連接片29，其過渡到外邊28中，該外邊沿著在球軸頸3中設(shè)置的凹陷12的內(nèi)壁15延伸并且彈性貼接在該內(nèi)壁15上。沖壓彎件26由此具有大約為U形的橫截面，其中由沖壓彎件26和磁體13構(gòu)成的整體通過外邊28的彈力和內(nèi)壁15的表面粗糙性傳力地保持在凹陷12中并且被防止掉出。此外，磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上。該實施形式具有很少的結(jié)構(gòu)簡單且安裝容易的部件，其中當(dāng)將球軸頸3應(yīng)用于在其外殼內(nèi)腔中施加有潤滑油脂的球節(jié)時，凹陷12的向外敞開的且沒有利用的區(qū)域可以附加地用作油脂儲槽。圖6示出了圖5所示實施形式的俯視圖，從中可以看到，圍繞內(nèi)邊27的周圍，外邊28以及連接片29的一些部分是由自由空間29a中斷的。由此環(huán)繞內(nèi)邊27構(gòu)成多個彈簧舌28a，它們彈性地支撐在凹陷12的內(nèi)壁15上。
從圖7可以看到本發(fā)明的球軸頸3的一個第五實施形式，其中，如在第四實施形式的情況下那樣，設(shè)有用于在球軸頸3的凹陷12中固定圓柱形磁體13的沖壓彎件26。由彈簧青銅制造的沖壓彎件26是環(huán)形的并且具有兩個經(jīng)連接片29相互連接的同心邊27和28。與前述實施形式不同的是，沖壓彎件26的內(nèi)邊27用通過合成材料壓鑄制造的合成材料套30圍住。此時內(nèi)邊27完全位于合成材料套30的壁31之內(nèi)，在其內(nèi)腔中設(shè)有磁體13。在與球軸頸3對著的內(nèi)邊27的端部上連接環(huán)形的連接片29，其過渡到外邊28中，該外邊沿著在球軸頸3中設(shè)置的凹陷12的內(nèi)壁15延伸并且彈性地貼接在該內(nèi)壁15上。沖壓彎件26由此具有大約為U形的橫截面，其中由沖壓彎件26、合成材料套30和磁體13構(gòu)成的整體通過外邊28的彈力和內(nèi)壁15的表面粗糙性傳力地保持在凹陷12中并且被防止掉出。此外，磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上。為了防止磁體13掉出，合成材料套30在其與球軸頸3背離的前端通過蓋子32封閉，該蓋子與合成材料套30整體構(gòu)成同時與其一起用合成材料壓鑄法制造。該實施形式尤其容易安裝，其中如前述實施形式那樣，凹陷12的向外敞開的空間可以用作油脂儲槽。此外，磁體13通過單側(cè)封閉的合成材料套30保護而免受損壞。圖8示出了可以從圖7看到的實施形式的俯視圖，從中可以看到，圍繞內(nèi)邊27的周圍，外邊28以及連接片29的一些部分是由自由空間29a中斷的。由此環(huán)繞內(nèi)邊27或合成材料套30構(gòu)成多個彈簧舌28a，它們彈性地支撐在凹陷12的內(nèi)壁15上。
從圖9中可以看到在2至8中所示的球軸頸3處于初始狀態(tài)的情況，而圖10示出了具有圓柱形磁體13但沒有非磁性材料的球軸頸3。磁體13這樣插入在球軸頸中3構(gòu)成的凹陷12中，使得其與球軸頸3對著的端面18貼接在凹陷12的底面19上并且設(shè)置在凹陷12的中心上，從而環(huán)繞著磁體13在其外表面14和凹陷12的內(nèi)壁15之間形成用于安置非磁性材料的環(huán)形的間隙17。
根據(jù)本發(fā)明的球軸頸3的一種備選制造方法，不僅球軸頸3而且磁體13都可以用沒有圖示的壓鑄模的保持架來保持，其中作為非磁性材料應(yīng)用的合成材料用壓鑄法注射在間隙17中。這樣例如可以制造與圖2所示的實旋形式相似的實施形式，但是其中環(huán)24是通過直接將合成材料注射到間隙17中構(gòu)成的。由此實現(xiàn)磁體13和軸頸3之間的牢固可靠的連接，其中由于表面上沒有裂紋，因此也不可能產(chǎn)生裂紋腐蝕。此外，可以實現(xiàn)窄的位置公差，因為球軸頸3和磁體13可以在預(yù)定的地方置入壓鑄模中。
在圖2至11中，為了清楚起見，沒有顯示節(jié)球和軸頸的過渡區(qū)域。而且從圖2至10中可以看到的球軸頸3沒有環(huán)繞凹陷12的削平部分。盡管如此，在圖2至10中示出的實施形式也可以用從圖11中可以看到的具有削平部分11的球軸頸3來實現(xiàn)，其在該圖中示于原始狀態(tài)。
在所有實施形式中，相同或相似的特征采用相同的標(biāo)號。
標(biāo)號表1節(jié)球2軸頸3球軸頸4內(nèi)腔/外殼凹陷5外殼6軸襯7外殼開口7a安裝開口8螺紋9外殼蓋子10對磁場敏感的傳感器11削平部分12球軸頸中的凹陷13磁體14磁體的外表面
15節(jié)球中的凹陷的內(nèi)邊16非磁性材料17間隙18對著球軸頸的磁體的前端19凹陷的底面20背離球軸頸的磁體的前端21膜盒式密封件22張緊環(huán)23密封區(qū)域24環(huán)25合成材料元件26沖壓彎件27沖壓彎件的內(nèi)邊28沖壓彎件的外邊28a彈簧舌29沖壓彎件的連接片29a自由空間30合成材料套31合成材料套的壁32合成材料套的蓋子
權(quán)利要求
1.用于汽車的球節(jié)的球軸頸(3)，包括軸頸(2)和與該軸頸連接的節(jié)球(1)，其中在球軸頸(3)中設(shè)有其中安置有磁體(13)的凹陷(12)，其特征在于，在磁體(13)的外表面(14)和凹陷(12)的內(nèi)壁(15)之間構(gòu)造有間隙(17)，其中填充用于固定磁體(13)的非磁性材料(16)。
2.按照權(quán)利要求1的球軸頸，其特征在于，所述磁體(13)以其前端(18)與球軸頸(3)直接接觸。
3.按照權(quán)利要求1或2的球軸頸，其特征在于，所述磁體(13)是圓柱形的或截錐形的。
4.按照前述權(quán)利要求中之一的球軸頸，其特征在于，所述凹陷(12)是圓柱形的。
5.按照前述權(quán)利要求中之一的球軸頸，其特征在于，所述磁體(13)設(shè)置在由非磁性材料構(gòu)成的環(huán)(24)中。
6.按照權(quán)利要求5的球軸頸，其特征在于，所述環(huán)(24)與所述磁體(13)一起固定粘接在凹陷(12)中。
7.按照前述權(quán)利要求中之一的球軸頸，其特征在于，所述磁體(13)嵌設(shè)在合成材料中。
8.按照權(quán)利要求7的球軸頸，其特征在于，所述合成材料壓鑄在所述磁體(13)上。
9.按照權(quán)利要求7或8的球軸頸，其特征在于，由磁體(13)和合成材料構(gòu)成的整體壓入凹陷(12)中。
10.按照權(quán)利要求7至9中之一的球軸頸，其特征在于，由磁體(13)和合成材料構(gòu)成的整體固定粘接在凹陷(12)中。
11.按照前述權(quán)利要求中之一的球軸頸，其特征在于，所述磁體(13)插入由非磁性材料構(gòu)成的沖壓彎件(26)中。
12.按照權(quán)利要求11的球軸頸，其特征在于，所述沖壓彎件(26)由彈性青銅構(gòu)成。
13.按照權(quán)利要求11或12的球軸頸，其特征在于，所述沖壓彎件(26)與所述磁體(13)一起壓入凹陷(12)中。
14.按照權(quán)利要求13的球軸頸，其特征在于，所述沖壓彎件(26)彈性地支撐在所述凹陷(12)的內(nèi)壁(15)上。
15.按照權(quán)利要求11至14中之一的球軸頸，其特征在于，所述磁體(13)壓入沖壓彎件(26)中。
16.按照前述權(quán)利要求11至15中之一的球軸頸，其特征在于，沖壓彎件(26)是環(huán)形的并且具有兩個同心邊(27，28)和與這兩個同心邊連接的連接片(29)。
17.按照權(quán)利要求16的球軸頸，其特征在于，所述內(nèi)邊(27)嵌入合成材料套(30)中。
18.按照權(quán)利要求17的球軸頸，其特征在于，所述磁體(13)設(shè)置在合成材料套(30)中。
19.按照前述權(quán)利要求中之一的球軸頸，其特征在于，所述球軸頸至少在凹陷區(qū)域中由鐵磁性材料，尤其是由鐵磁性的鋼構(gòu)成。
20.按照權(quán)利要求19的球軸頸，其特征在于，所述球軸頸完全地由鐵磁性材料，尤其是由鐵磁性鋼構(gòu)成。
21.用于汽車的球節(jié)，其包括球節(jié)外殼(5)和在其中可以轉(zhuǎn)動和擺動地支承的，具有軸頸(2)并且與該軸頸連接的節(jié)球(1)的球軸頸(3)，在該球軸頸中設(shè)有其中安置有磁體(13)的凹陷(12)，其特征在于，在磁體(13)的外表面(14)和所述凹陷(12)的內(nèi)壁(15)之間構(gòu)成間隙(17)，其中填充用于固定磁體(13)的非磁性材料(16)。
全文摘要
用于汽車的球節(jié)的球軸頸(3)，包括軸頸(2)和與該軸頸連接的節(jié)球(1)，在球軸頸(3)中設(shè)有其中安置有磁體(13)的凹陷(12)，在磁體(13)的外表面(14)和凹陷(12)的內(nèi)壁(15)之間構(gòu)造有間隙(17)，在該間隙中填充用于固定磁體(13)的非磁性材料(16)。
文檔編號F16C11/06GK1846073SQ200480025402
公開日2006年10月11日 申請日期2004年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者J·斯普拉特, M·克蘭克 申請人:Zf 腓特烈港股份公司