專利名稱：活球接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車、特別用于汽車擺動支柱的活球接頭，該活球接頭具有至少一側(cè)開口的殼體，在該殼體的內(nèi)腔中裝入軸瓦，該軸瓦本身滑動地容納球形銷的球形活節(jié)。
背景技術(shù)：
在DE 43 06 006 A1中公開了具有環(huán)形殼體和裝入該殼體中的軸瓦的活球接頭，在軸瓦中支承著球形銷。在此，軸瓦在其外圓周上具有這樣的輪廓，該輪廓為了防止圍繞球形銷中軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動嚙合到殼體內(nèi)直徑的互補(bǔ)的輪廓中。
在現(xiàn)有技術(shù)的活球接頭中，卻會出現(xiàn)這樣的情況，即軸瓦的輪廓隨著活球接頭的不斷使用會從殼體的互補(bǔ)輪廓中松開，從而防止扭轉(zhuǎn)的作用會失效。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種開頭所述類型的活球接頭，使用該活球接頭時相對于現(xiàn)有技術(shù)來說在防止扭轉(zhuǎn)上進(jìn)行了改善。
按本發(fā)明，該任務(wù)根據(jù)第一變型方案用具有權(quán)利要求1所述特征的活球接頭以及根據(jù)第二變型方案用具有權(quán)利要求11所述特征的活球接頭來解決。
按第一變型方案提供了用于汽車、特別用于汽車擺動支柱的活球接頭，該活球接頭具有至少一側(cè)開口的殼體，在該殼體的內(nèi)腔中裝入軸瓦，該軸瓦本身滑動地容納球形銷的球形活節(jié)，其中該內(nèi)腔沿其內(nèi)側(cè)面具有凸起，這些凸起形狀配合地嚙合到軸瓦中。在此，這些凸起構(gòu)造成三角隔片。
在使用按本發(fā)明的軸瓦時可靠地防止了扭轉(zhuǎn)，因?yàn)闃I(yè)已表明不會出現(xiàn)軸瓦與殼體的松動。按本發(fā)明的活球接頭可以對成本有利地以批量過程生產(chǎn)，其中相對于現(xiàn)有技術(shù)改善了防止扭轉(zhuǎn)的效果。
三角隔片可以斜向于縱向中軸線例如沿著Z字形線延伸。但三角隔片優(yōu)選地平行于殼體的縱向中軸線延伸，由此可以在軸瓦外側(cè)面塑性變形的情況下，通過將軸瓦壓入內(nèi)腔實(shí)現(xiàn)活球接頭特別簡單的安裝。
三角隔片可以只延伸通過殼體內(nèi)側(cè)面的長度的一部分，但三角隔片優(yōu)選地延伸通過殼體內(nèi)側(cè)面的整個長度。由此可以在軸瓦和殼體之間傳遞特別大的力矩。
三角隔片在橫截面上具有斜三角形狀。但三角隔片優(yōu)選地分別由兩個相等的三角邊平面構(gòu)成，其中在兩個相同的三角邊平面之間所夾的角的角平分線通過軸承的縱向中軸線延伸。按這種設(shè)計方案確保，防扭轉(zhuǎn)關(guān)于兩個圍繞縱向中軸線可能的旋轉(zhuǎn)方向一樣有效。
可以根據(jù)活球接頭的使用和負(fù)載來改變?nèi)歉羝膹较蚋叨?。然而?dāng)三角隔片的徑向高度等于軸瓦的殼厚度與用于軸瓦的材料的延伸率的乘積時，可以獲得特別好的防止扭轉(zhuǎn)的作用。
優(yōu)選地每個三角隔片的兩個相同的三角邊平面夾著一個直角。更大的開口角度會促使軸瓦從三角隔片上滑落，相反更小的角度會增加軸瓦材料的缺口敏感性。盡管如此，其它的開口角度自然也是可以的，只要活球接頭的使用和負(fù)載允許。
原則上用于按本發(fā)明的防止扭轉(zhuǎn)的作用的三角隔片的數(shù)目n隔片可以是任意的。但是情況表明，當(dāng)該數(shù)目n隔片大于或者等于最大的待傳遞的力矩Mtmax除以隔片面積A隔片、軸瓦材料的抗剪強(qiáng)度σsmax和有效軸瓦半徑r的乘積得到的向上偶數(shù)取整的商時，該數(shù)目n隔片是最佳的。以此給出以下公式n隔片≈Mtmax/(A隔片*σsmax*r)在此，有效軸瓦半徑r從球形中點(diǎn)出發(fā)延伸到軸瓦內(nèi)緣和外緣之間的區(qū)域，其中到軸瓦內(nèi)緣的半徑用r內(nèi)表示，且到軸瓦外緣的半徑用r外表示。以此，下面的關(guān)系適用于有效軸瓦半徑rr內(nèi)≤r≤r外，其中，最佳的r值取決于三角隔片嚙合到軸瓦中的深度。當(dāng)選擇r＝r外的時候，獲得了一個對于r來說較好的值。
軸瓦優(yōu)選地由塑料，特別由聚甲醛制成，其中軸瓦在其外圓周面塑性變形下可以置入殼體內(nèi)，只要軸瓦在安裝前還沒有設(shè)置凹處，三角隔片在活球接頭的裝配狀態(tài)中嚙合到該凹處中。
原則上在軸瓦的外圓周面和殼體的內(nèi)側(cè)面之間可以存在縫隙。但是軸瓦優(yōu)選地相對于殼體內(nèi)側(cè)面具有略微的過量尺寸，從而軸瓦在輕微的徑向壓力下處于殼體內(nèi)。由此可以避免氣隙并且以此防止臟物的侵入。
按本發(fā)明的第二變型方案，提供用于汽車、特別用于汽車擺動支柱的活球接頭，該活球接頭具有至少一側(cè)開口的殼體，在該殼體的內(nèi)腔中裝入軸瓦，該軸瓦本身滑動地容納球形銷的球形活節(jié)，其中該內(nèi)腔沿其內(nèi)側(cè)面具有凹處，軸瓦形狀配合地嚙合到該凹處內(nèi)。在此，凹處構(gòu)造成側(cè)凹。
根據(jù)該變型方案也防止軸瓦與殼體的松動，由此形成了特別好的并且穩(wěn)定的防止扭轉(zhuǎn)的作用。就像在第一變型方案中一樣，根據(jù)第二變型方案的活球接頭也可以對成本有利地以批量過程生產(chǎn)。
側(cè)凹可以斜向于縱向中軸線例如沿著Z字形線延伸。但側(cè)凹優(yōu)選地平行于殼體的縱向中軸線延伸，由此可以實(shí)現(xiàn)活球接頭的特別簡單的安裝。
原則上凹處可以延伸通過殼體內(nèi)側(cè)面的整個長度。但當(dāng)朝殼體端面開口的凹處只是延伸通過內(nèi)側(cè)面的長度的一部分時，就已經(jīng)足夠用于防止扭轉(zhuǎn)了。在此證明有利的是，凹處關(guān)于殼體縱剖面具有矩形或三角形的輪廓。
軸瓦優(yōu)選地由塑料特別由聚甲醛制成，其中軸瓦可以通過超聲變形造型到凹處中。


下面參考附圖根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行描述。附圖示出圖1是按本發(fā)明的活球接頭的第一實(shí)施方式在部分安裝好的狀態(tài)下的縱向剖面圖；圖2是按圖1的實(shí)施方式在完全安裝好的狀態(tài)下的縱向剖面圖；圖3是根據(jù)第一實(shí)施方式的殼體按照本發(fā)明的第一變型方案的橫截面；圖4是按圖3的三角隔片的橫截面；圖5是按圖3的殼體沿剖切面A-A’的縱向剖面圖；圖6是按圖3的具有裝入的校準(zhǔn)工具的殼體的橫截面；圖7是根據(jù)第二實(shí)施方式的殼體按照本發(fā)明的第二變型方案的的橫截面；圖8是按圖7的具有嚙合在其中的軸瓦凸起的側(cè)凹的放大示意圖；以及圖9是按圖7的殼體沿剖切面B-B’的縱向剖面圖，其中示出兩個用于側(cè)凹輪廓的從屬變型方案。
具體實(shí)施例方式
按圖1在環(huán)形殼體1中裝入軸瓦2，在該軸瓦中滑動地支承具有軸頸3和球形活節(jié)4的球形銷5。在此，球形銷5通過設(shè)置在軸瓦2中的開口6從活球接頭中延伸出來，并且可以圍繞活球接頭的縱向中軸線7旋轉(zhuǎn)以及橫向于該縱向中軸線圍繞球形活節(jié)4中的回轉(zhuǎn)點(diǎn)回轉(zhuǎn)。在開口6的區(qū)域中，軸瓦2通過外肩部8貼靠在殼體1的端面上，與此相反在軸瓦2的背向外肩部8的端部上，環(huán)形凸緣9從殼體1中突出。
從圖2中看到，為了在殼體1中軸向固定軸瓦2，環(huán)形凸緣9通過材料變形徑向向外翻轉(zhuǎn)，其中該翻轉(zhuǎn)優(yōu)選使用超聲變形方法來實(shí)現(xiàn)。按該實(shí)施方式的球形活節(jié)設(shè)計用于在殼體1和軸瓦2之間傳遞15Nm的最大力矩Mtmax，其中由POM生產(chǎn)的軸瓦具有1.5mm的殼厚度Sd和大約10％的延伸率εs。但也可以設(shè)計另一種實(shí)施方式用以在殼體1和軸瓦2之間傳遞20Nm的最大力矩Mtmax。
殼體1與第一汽車部件10構(gòu)造成一個整體，其中在軸頸3上設(shè)置用于固定第二汽車部件的螺紋區(qū)域11。為了防止臟物和濕氣侵入活球接頭內(nèi)部，在球形銷5和軸瓦2之間設(shè)置由彈性材料、特別是由橡膠制成的密封件12，然而其中也可以將密封件12布置在球形銷5和殼體1之間。
在圖3中示出了按本發(fā)明的第一變型方案設(shè)置的三角隔片13，這些三角隔片構(gòu)造在殼體1的內(nèi)側(cè)面上。這些三角隔片13平行于縱向中軸線7延伸通過殼體1的整個長度lg(參見圖1和5)，該長度按這種實(shí)施方式總計為10mm。
三角隔片13的橫截面在圖4的放大示意圖中顯而易見，其中三角隔片13的兩個相等的三角邊平面14和15之間的夾角α為α＝90°。角α的角平分線16通過活球接頭的縱向中軸線7延伸，其中三角隔片13具有0.15mm的徑向高度hd，該高度由殼厚度Sd(1.5mm)和延伸率εs(10％)的乘積得出。
活球接頭殼體1在生產(chǎn)之后必需定期地進(jìn)行校準(zhǔn)，也就是說拓寬到正確的直徑。為此使用在圖6中顯而易見的并且包括多個弓形段17的校準(zhǔn)工具18。該校準(zhǔn)工具18在其中間具有通孔19，通過該通孔可以驅(qū)動用于使弓形段17徑向相互擠開的圓錐形芯軸(沒有示出)。然而在此卻有損壞三角隔片13的危險。出于這個原因，校準(zhǔn)工具18可以這樣構(gòu)造，即該校準(zhǔn)工具只在確定的位置接觸殼體1的內(nèi)側(cè)面，從而只有在這些位置上延伸的三角隔片13才會損壞。按圖6，校準(zhǔn)工具18在八個位置上接觸殼體1的內(nèi)側(cè)面，從而這里的十六個三角隔片13中也只有八個會在校準(zhǔn)時損壞。對于這種情況，即要在校準(zhǔn)的殼體1中有十六個三角隔片，為了安全起見因此必需在校準(zhǔn)前在殼體1中構(gòu)造二十四個三角隔片13。
顯然，可以改變殼體1上的三角隔片13的數(shù)量和校準(zhǔn)工具18的接觸位置的數(shù)量。但是在有效的軸瓦半徑r＝9.5mm時，在校準(zhǔn)后最佳地是有十六個三角隔片。
在校準(zhǔn)之后，將相對于殼體1的內(nèi)圓周面具有略微過量尺寸的軸瓦2置入殼體1中，從而三角隔片13在軸瓦2的外圓周面塑性變形下埋入軸瓦中。由此，特別有效地防止軸瓦2相對于殼體1扭轉(zhuǎn)，其中由于軸瓦2在安裝前略微過量的尺寸，還可以防止臟物和濕氣侵入到軸瓦2和活球接頭殼體1之間的區(qū)域中。
在圖7中可以看見根據(jù)第二實(shí)施方式的殼體1按本發(fā)明的第二變型方案的的橫截面，其中對于相同或相似的特征使用與第一實(shí)施方式中一樣的附圖標(biāo)記。此外，第二實(shí)施方式也相應(yīng)于按圖1和2的活球接頭，然而其中沿殼體1內(nèi)側(cè)面不設(shè)置三角隔片，而是設(shè)置總共十六個平行于縱向中軸線7延伸的側(cè)凹20，軸瓦2嚙合到側(cè)凹中以防止扭轉(zhuǎn)。
在圖8中可以看到這類側(cè)凹20的放大視圖，其中軸瓦2以凸起21嚙合到側(cè)凹20中。側(cè)凹20朝殼體1的端面敞開，并且不通過殼體1內(nèi)側(cè)面的整個長度lg延伸，而只是通過在圖9中示出的部分長度lt延伸?，F(xiàn)在如此防止軸瓦2和殼體1之間的扭轉(zhuǎn)，即軸瓦2的在部分安裝的狀態(tài)中從殼體1中突出的環(huán)形凸緣9通過變形方法徑向向外翻轉(zhuǎn)，并且在此同時造型到側(cè)凹20中。對此特別使用超聲變形方法，其中加熱軸瓦2的材料。在變形后，在軸瓦材料的冷卻期間引起所謂的材料收縮，這種材料收縮導(dǎo)致軸瓦2的造型到側(cè)凹20中的凸起21徑向向內(nèi)拉向側(cè)凹20的側(cè)壁22和23，由此穩(wěn)定、良好地防止軸瓦2相對于殼體1的扭轉(zhuǎn)。
如在圖9中示意性地示出，在此側(cè)凹20關(guān)于殼體1的縱剖面沿在圖7中所見的剖切面B-B’可以具有矩形輪廓24或三角形輪廓25。
按該實(shí)施方式，雖然只示出了十六個側(cè)凹20，但在使用二十四個側(cè)凹的構(gòu)造時能特別好地防止扭轉(zhuǎn)。
類似于第一變型方案，軸瓦2也可以根據(jù)本發(fā)明的第二變型方案在安裝前相對于殼體1的內(nèi)圓周面略微過量尺寸地進(jìn)行構(gòu)造，從而可以防止臟物和水分侵入軸瓦2和殼體1之間的區(qū)域內(nèi)。
在本發(fā)明的兩種變型方案中防止軸瓦2與殼體1的所謂的松動。在第一變型方案中，軸瓦可以通過其外圓周面的塑性變形置入殼體1的內(nèi)部。由于該變形可以不用特別的材料加熱來實(shí)現(xiàn)，可以避免軸瓦材料的收縮，該收縮會促進(jìn)軸瓦2的松動。此外，軸瓦2的外直徑相對于殼體1的內(nèi)直徑不需要過量尺寸。然而略微的過量尺寸是優(yōu)選的，為的是在軸瓦2和殼體1之間實(shí)現(xiàn)密封作用。所以軸瓦2可以不用或者只用很微小的徑向凸起置入殼體1中，從而可以避免大的徑向凸起的不希望的效果，該效果會負(fù)面地影響球形銷在軸瓦中的摩擦力矩。此外，由于塑料的特性，這樣的大的徑向凸起是取決于時間的，從而由于高的凸起，可以單獨(dú)調(diào)節(jié)球形銷的摩擦力矩的時間依賴性。也可以用按本發(fā)明的活球接頭來避免這個負(fù)面效果。在第二變型方案中，由于在變形后軸瓦材料的收縮，軸瓦2的凸起21牢固地拉入側(cè)凹20中，從而收縮的效果在這里不是降低了、而是改善了防止扭轉(zhuǎn)的性能。
附圖標(biāo)記列表1殼體2軸瓦3軸頸4球形活節(jié)5球形銷6在軸瓦中的開口7縱向中軸線8外肩部9環(huán)形凸緣10 第一汽車部件11 螺紋12 密封件13 三角隔片14 三角隔片的第一三角邊平面15 三角隔片的第二三角邊平面16 角平分線17 校準(zhǔn)工具的弓形段18 校準(zhǔn)工具19 校準(zhǔn)工具中的孔20 側(cè)凹21 軸瓦的凸起22 側(cè)凹的第一側(cè)壁23 側(cè)凹的第二側(cè)壁24 矩形輪廓25 三角形輪廓lg 殼體的長度hd 三角隔片的徑向高度Sd 軸瓦的厚度r有效軸瓦半徑α 角lt 側(cè)凹的長度(部分長度)
權(quán)利要求
1.用于汽車特別用于汽車擺動支柱的活球接頭，該活球接頭具有至少一側(cè)開口的殼體(1)，在該殼體的內(nèi)腔中裝入軸瓦(2)，該軸瓦本身滑動地容納球形銷(5)的球形活節(jié)(4)，其特征在于該內(nèi)腔沿其內(nèi)側(cè)面具有凸起，該凸起形狀配合地嚙合到軸瓦(2)中，其中該凸起是三角隔片(13)。
2.按權(quán)利要求1所述的活球接頭，其特征在于所述三角隔片(13)平行于殼體(1)的縱向中軸線(7)延伸。
3.按權(quán)利要求1或2所述的活球接頭，其特征在于所述三角隔片(13)延伸通過殼體(1)內(nèi)側(cè)面的整個長度(lg)。
4.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活球接頭，其特征在于所述三角隔片(13)分別由兩個相同的三角邊平面(14，15)構(gòu)成，并且在兩個相同的三角邊平面(14，15)之間所夾的角(α)的角平分線(16)延伸通過軸承的縱向中軸線(7)。
5.按權(quán)利要求4所述的活球接頭，其特征在于所述三角隔片(13)的徑向高度(hd)等于軸瓦(2)的殼厚度(Sd)與用于軸瓦(2)的材料的延伸率的乘積。
6.按權(quán)利要求3或4所述的活球接頭，其特征在于每個所述三角隔片(13)的兩個相等的三角邊平面(14，15)所夾的是直角(α)。
7.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活球接頭，其特征在于所述三角隔片(13)的數(shù)目大于或者等于在殼體(1)和軸瓦(2)之間傳遞的最大的力矩除以三角隔片(13)的面積、軸瓦材料的抗剪強(qiáng)度和有效軸瓦半徑(r)的乘積得到的向上偶數(shù)取整的商。
8.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活球接頭，其特征在于所述軸瓦(2)由塑料制成。
9.按權(quán)利要求8所述的活球接頭，其特征在于所述軸瓦(2)由聚甲醛(POM)制成。
10.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的活球接頭，其特征在于所述軸瓦(2)相對于殼體(1)內(nèi)側(cè)面具有過量尺寸。
11.用于汽車特別用于汽車擺動支柱的活球接頭，該活球接頭具有至少一側(cè)開口的殼體(1)，在該殼體的內(nèi)腔中裝入軸瓦(2)，該軸瓦本身滑動地容納球形銷(5)的球形活節(jié)(4)，其特征在于該內(nèi)腔沿其內(nèi)側(cè)面具有凹處，軸瓦(2)形狀配合地嚙合到該凹處內(nèi)，其中該凹處是側(cè)凹(20)。
12.按權(quán)利要求11所述的活球接頭，其特征在于所述側(cè)凹(20)平行于殼體(1)的縱向中軸線(7)延伸。
13.按權(quán)利要求11或12所述的活球接頭，其特征在于所述朝殼體(1)的端面開口的側(cè)凹(2)只延伸通過殼體(1)內(nèi)側(cè)面的長度(lg)的一部分(lt)。
14.按權(quán)利要求13所述的活球接頭，其特征在于所述側(cè)凹(20)關(guān)于殼體(1)縱向剖面具有矩形輪廓(24)或三角形輪廓(25)。
15.按權(quán)利要求11到14中任一項(xiàng)所述的活球接頭，其特征在于所述軸瓦(2)由塑料制成。
16.按權(quán)利要求15所述的活球接頭，其特征在于所述軸瓦由聚甲醛(POM)制成。
17.按權(quán)利要求15或16所述的活球接頭，其特征在于所述塑料適合用于超聲變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于汽車特別用于汽車擺動支柱的活球接頭，該活球接頭具有至少一側(cè)開口的殼體(1)，在該殼體的內(nèi)腔中裝入軸瓦，該軸瓦本身滑動地容納球形銷的球形活節(jié)。按第一變型方案，該內(nèi)腔沿其內(nèi)側(cè)面具有凸起，該凸起形狀配合地嚙合到軸瓦內(nèi)。在此，該凸起是三角隔片(13)。根據(jù)第二變型方案，該內(nèi)腔沿其內(nèi)側(cè)面具有凹處，軸瓦形狀配合地嚙合到該凹處內(nèi)，其中該凹處是側(cè)凹。
文檔編號F16C11/06GK101048606SQ200580037095
公開日2007年10月3日 申請日期2005年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月2日
發(fā)明者F·布德, T·里奇特 申請人:Zf腓特烈港股份公司