CN1258649C - 球窝接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车，特别是用于汽车摆式支柱的球窝接头，它具有一至少单端开口的壳体(1)，一轴瓦(3)安装在此壳体内腔(2)内，轴瓦本身可滑动运动地支承一球形轴头(5)的活节球头(4)。在这种类型的球窝接头中内腔(2)沿其内壳面(6)具有凸起和/或凹陷(7)或多边形横截面，使得相对于内壳面(6)具有过盈的轴瓦(3)在其外表面局部塑性变形的情况下可装入壳体(1)内。其中内壳面(6)具有使凸起和/或凹陷的有效长度缩短的加压区(19)。

Description

球窝接头

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的球窝接头，特别是用于汽车的摆式支柱的球窝接头。

背景技术

例如由DE 4306006A1已知一种这一类型的球窝接头。它具有一空心圆柱形壳体，在其内部空腔内安装一用来可滑动运动地支承一球面轴头的活节球头的轴瓦。已知的结构做得非常简单的球窝接头的轴瓦由塑料组成，它保证对于待支承的活节球头最佳的摩擦性能。在所述资料中公开的轴瓦具有一球形卷边，它一侧支承在壳体端面上。在环形卷边对面的一侧上轴瓦上生成一环形凸缘，它在预装配状态时相对于轴瓦的纵向中心线具有一相当于轴瓦外部尺寸的轴向长度和外形尺寸。在已知球窝接头装配时轴瓦装在壳体内，使环形卷边支承在壳体端面上，环形凸缘可借助于成形方法成形在壳体另一侧上。对于环形凸缘的成形在所述资料中推荐超声波成形法。在超声波成形结束后环形凸缘在壳体上形成一凸起，由此使轴瓦固定在壳体上。

在已知球窝接头结构中一个十分重要的问题是，借助于超声波成形固定在壳体上的轴瓦与壳体之间不产生持久的牢固连接，因此在超过球窝接头的使用寿命后不能排除轴瓦的松动。由壳体和轴瓦之间的相对运动引起的摩擦力导致磨损的加剧，最后球窝接头可能损坏。此外由于轴瓦的磨损越来越大，由于磨损而造成污构侵入对于接头的损坏是加速因素。

为了防止轴瓦松动和例如绕壳体纵向中心线作旋转运动，迄今为止在制造壳体毛坯后在其边缘区域内加工一沟槽，以后借助于超声波成形软化的轴瓦材料可至少部分流入此沟槽内。但是通过冲压方向在壳体上产生的沟槽造成壳体的变形，使它具有不可接受的误差，不圆度、锥度和/或平面平行度误差。

其次可以断定，在超声波成形时软化的轴瓦材料流入壳体上的沟槽有时仅仅有限地实现。因此即使在这种改进结构中也不能排除轴瓦和壳体之间的松动和由此造成的轴瓦相对于壳体运动的可能性。

发明内容

本发明的技术目的是，开发一种球窝接头，它除了结构简单以外还可以可靠地防止轴瓦在壳体内运动。

为了实现这个技术目的，本发明提出一种用于汽车的球窝接头，它具有一至少单端开口的壳体，在其内腔内装入一轴瓦，该轴瓦本身可滑动运动地支承一球形轴头的活节球头，其中，内腔沿其内壳面具有凸起和/或凹陷，使得相对于内壳面具有过盈的轴瓦在其外表面部分塑性变形的情况下形状锁合地装入壳体，该内壳面具有缩短凸起和/或凹陷的有效长度的加压区。

球窝接头一致地具有一至少一端开口的壳体，轴瓦装在其内腔内，轴瓦本身可滑动运动地支承一球面轴头的活节球头。

按照本发明的第一种建议在内腔内，沿其内壳面设有凸起和/或凹陷。此外轴瓦与壳体内表面相比具有过盈，使得差不多形成压配合。由此轴瓦外表面产生一至少局部的塑性变形。因此它可以形状锁合地装入壳体内。

按照本发明的另一种解决方案是，壳体内腔具有一多边形横截面，使得相对于内壳面具有过盈的轴瓦在其外表面局部塑性变形的情况下可形状锁合地装入壳体。

因此按本发明的球窝接头不仅制造方便。此外还具有简单的结构，从而成本低廉，并保证轴瓦可靠地固定在壳体内。

为了便于加工并减小加工深度按照本发明凸起和/或凹陷设置在壳体的整个高度上。

根据这种设想，按照本发明另一种结构方案建议，凸起和/或凹陷通过成形法加工在壳体内腔内。例如可以采用深拉法作为成形方法。此外内壳面也可以通过拉削方法配备凸起和/或凹陷。

壳体应该具有尽可能简单的几何形状，为此按照本发明的一种改进结构它设计成空心圆柱体。此外它可以通过冷挤压或借助于切削加工制造。

本发明另一种非常优良的结构是，轴瓦一端配备一出口，与活节球头连接的球形轴头的连接轴颈从此出口伸出，在另一端轴瓦做成封闭的。因此轴瓦的封闭端一方面保证球窝接头的密封性，另一方面由此提供一支承面，此外附带地节省一个封闭盖。球窝接头在轴头一侧的密封性可以用已知的方法通过一密封波纹管实现。

其次除上述防止轴瓦在壳体内的旋转运动以外还要求，轴瓦在轴向也固定，为此建议，轴瓦一端配备一环形卷边，它在轴瓦装入后支承在壳体的一个端面上。轴瓦沿轴向与这个卷边相对的一端最好具有一在装配前轴向延伸的成形的环形凸缘，以便在球形活节装配时建立轴瓦和壳体之间的牢固连接。这个环形凸缘可以在轴瓦装入壳体后借助于适当的冷作成形方法如滚压法或焊接方法成形。作为冷作成形法例如可采用超声波成形法或摩擦成形法。在用摩擦成形法时借助于一旋转的工具在轴瓦的环形凸缘区域内产生摩擦热，这使得这个局部区域可以变形。

为了达到轴瓦在壳体内的附加的固定和在需要的情况下改善在这个接触区内的密封，此外可以附加地加入结合剂，这些优先采用粘接剂作为结合剂。

在所述结构类型的球窝接头中壳体在形成凸起和/或凹陷后可能会具有对于球窝接头的装配太小的直径。这可能通过在壳体加工时，例如在冷挤压、焊接或涂覆时的误差(分散性)引起。但是壳体也可能必须后续地与其他构件的尺寸偏差单配。因此在这种类型的壳体时可能需要将直径扩大到适合于球窝接头装配的最终直径，这用一种扩径工具进行，此工具穿过设置在壳体上的开口至少部分进入壳体，接着胀开。在胀开时扩径工具压在壳体内壁上，由此将壳体挤开或者说胀大，直至壳体直径达到所希望的最终直径为止。壳体在这样胀大时可能出现凸起和/或凹陷被扩径工具压低，从而损害按本发明的轴瓦和壳体之间的形状锁合的防旋转结构。

用于汽车的，特别是用于汽车的摆式支柱的按本发明的球窝接头为了解决这个问题具有一至少一端开口的壳体，轴瓦装在其内腔内，轴瓦一方面滑动支承球形轴头的活节球头，其中内腔沿其内壳面具有凸起和/或凹陷，使得相对于内壳面设有过盈的轴瓦在其外表面局部塑性变形的情况下形状锁合地装入壳体内。其中内壳体具有缩短凸起和/或凹陷有效长度的加压区。

为了扩大壳体按本发明的扩径工具仅仅作用在壳体内壳面的加压区区域内，因此做在加压区之外的凸起和/或凹陷在壳体扩径期间不被压下，并具有与轴瓦的形状锁合连接。

凸起和/或凹陷在扩径以前形成，并按照第一种选择方案只能设置在加压区之外。在这种情况下凸起和/或凹陷用于壳体和轴瓦之间的形锁合连接的有效长度在扩径之前便已经缩短。但是按照第二种选择方案凸起和/或凹陷在扩径之前一直延伸到加压区区域内。这里特别优先的是凸起和/或凹陷在扩径之前在壳体的整个高度上形成，这在制造工艺方面借助于深拉法或借助于拉刀特别简单，并可成本低廉地实现。在这种情况下凸起和/或凹陷在扩径期间在加压区内被扩径工具压低，因此它们在扩径后低于或平于加压区之外。由此也缩短凸起和/或凹陷的对于壳体和轴瓦之间的形状锁合连接的有效长度，因为在加压区内被压低的凸起和/或凹陷对于这种形状锁合连接只起有限的作用。

加压区可以不规则地分布在内壳面上。但是加压区优先位于一环形面上，其中点或中心线位于纵向中心线上。从而扩径工具可以方便制造，因为扩径工具作用在加压区上的作用面做成环形的。此外由此使得在扩径时作用在壳体上的力均匀分布。

如果环形面之一直接与壳体开口邻接，则特别有利。这使得在开口区域内轴瓦和壳体的接触面减小，使得污物难以进入轴瓦和壳体之间的接触区。根据本发明的这种改进结构与两个端面紧接分别设一环形面，如果壳体做成两端开口的空心圆柱体的话。这种壳体可以特别方便地通过冷挤压方法或借助于切削加工制造。

凸起和/或凹陷可以例如螺旋形或直线形和相对于纵向中心线倾斜分布。但凸起和/或凹陷最好直线形并平行于壳体纵向中心线分布，使得凸起和/或凹陷可以用简单的拉刀或通过壳体的深拉形成。这些方法特别经济。

按本发明的球窝接头的装配这样地进行，首先将配备活节球头的球形轴头装入为此设置的轴瓦孔内。接着将由轴瓦和球形轴头组成的这个组件从壳体一侧装入壳体内腔内。因为轴瓦与壳体内壳面相比具有过盈，在它装入壳体时轴瓦外表面至少局部发生塑性变形，因此差不多建立一种压配合，并使轴瓦与壳体形状锁合地连接。通过轴瓦外表面的这种塑性变形在球窝接头装配期间便已经确定了防旋转，立即避免轴瓦绕纵向中心线相对于壳体作旋转运动。在装好的球窝接头中壳体和轴瓦的纵向中心线重合，因此它们是同心的。

按本发明的扩径工具具有许多可相互独立运动的扇形块，它们围绕其纵向中心线设置，以形成扩径工具的回转对称形状。在扇形决的构成扩径工具外壳面的外表面上设有通过槽相互分开的用来使壳体扩大的作用面。

按照一种改进结构作用面设置在一环形面上，其中槽做成环形槽，它们沿轴线方向最好具有锯齿形轮廓。

按照一种改进结构沿纵轴在扩径工具内设一通孔，它至少部分圆锥形分布，这里锥形的升角最好为5°。

附图说明

下面应该借助于图示通过两个优选的实施例对按本发明的解决方案作较详细的说明。附图表示：

图1按本发明的球窝接头在预装状态下的局部剖视图，

图2按本发明的装好的球窝接头的剖视图，

图3用立体图表示作为单个零件的壳体，

图4用于本发明的球窝接头的另一种壳体的剖视图，

图5按图3的扩径后的壳体的剖视图，

图6按本发明的用来扩大壳体的扩径工具的一种实施形式的剖视图，

图7按图6的实施形式的侧视图，

图8按图6的实施形式的俯视图。

具体实施方式

图中所示的用于汽车的球窝接头由一壳体1组成，这里它做成一环形壳体。壳体1具有一内腔2，它在图1至3的实施形式中具有一圆形横截面，而在图4的图示中具有多边形横截面。

轴瓦3装在壳体1的内腔2内。轴瓦3由塑料组成，并用来可滑动运动地安装和支承一总体用5表示的球形轴头的活节球头4。在活节球头4上连接一球形轴头5的连接轴颈9，它，特别是由图2可见，设有一用来连接在汽车构件上的连接螺纹15。

此外由图2可以看出，在壳体1上固定一杆14。在本实施例中该杆与壳体1做成一体。

壳体1的内腔工具有一内壳面6，它设有在其圆周上均布的凸起和/或凹陷7。按本发明的球窝接头的制造这样地进行，如图1所见，首先将球形轴头5的活节球头4装入轴瓦3内。现在从壳体1的一端将轴瓦3装入壳体内腔2。因为按本发明轴瓦相对于内腔2具有过盈，轴瓦3和壳体1之间的连接能通过压配达到，因此在轴瓦装入壳体1内时轴瓦3的外表面至少局部产生塑性变形。

轴瓦3具有一环形卷边10，它单侧支承在壳体1的一个端面上。在与环形卷边10相对的另一端轴瓦3配备一环形凸缘11，它在图1中以还没有装配完毕的状态画出。该环形凸缘11借助于一超声波声极加工变形，以完成轴瓦3和壳体1之间的连接，然后形成一凸台12，如图2中所示。从而通过环形卷边10和加工成形成一凸台12的环形凸缘11达到轴瓦3在壳体1内的轴向固定。轴瓦3通过壳体1内壳面6上的凸起和/或凹陷防止绕纵向中心线的旋转运动。

如由图2可见，轴瓦3做成单侧封闭的。因此可以节省一用来封闭球窝接头的附加的端盖。此外轴瓦3的封闭侧构成一用于球形轴头5的活节球头4的附加的支承面。在图2的结构中活节球头4制成单独的构件，并与连接轴颈9相连。两个构件共同构成球形轴头5，它在末端具有连接螺纹15。连接轴颈9通过轴瓦3的出口8从轴瓦中伸出。在轴瓦3的环形卷边10区域内它在外侧具有一用来安装密封波纹管13的槽。密封波纹管13的另一端紧密地贴合在球形轴头5的连接轴颈9上。

为了简化例如在图3中作为单个零件表示的壳体的加工，将它制成冷挤件。它该有一内壳面6，在它上面加工出凸起和/或凹陷7。这里凸起/凹陷7借助拉削工具在一道工序中制成。这样形成的壳体1的内腔2用于以后用规定的方式安装轴瓦3。

由图4可以看到用于按本发明的球窝接头的另一种可能的实施形式。这里壳体1具有一带圆形横截面的外壳面，而壳体1的内壳面6具有多边形横截面。这样形成的壳体内腔2同样通过塑性变形与轴瓦3连接，使得由此保证轴瓦防止绕纵向中心线的旋转运动。

首先在壳体1的整个高度上形成凸起/凹陷7(见图3)，接着它通过一成形工序扩大到对于安装球窝接头所需要的直径。为了这种扩径采用一扩径工具17(见图6至8)，它以作用面18局部作用在壳体1的内壳面6上。在扩径期间在作用面18区域内的凸起/凹陷7被压低，使得产生加压区(见图5)，在这些区内凸起和/或凹陷7在扩径后不是完全毁掉就是至少变得更低或者说更平坦。加压区19在四个环形面20a、20b、20c和20d上，其圆心或者说中心线位于壳体纵向中心线16上，其中特别有利的是直接连接在壳体1端面上的环形面20a和20d，只能有较少的污物通过端面进入壳体1和轴瓦3的接触区内。

由图6至8可以看到按本发明的扩径工具17的一种实施形式的不同视图。扩径工具具有单个扇形块21a至21h，它们可相对于扩径工具17的纵轴22径向向外运动。这个运动通过这样的方法产生，即一销轴(未画出)从设置在扩径工具17上的锥孔23中压入或拉出，锥孔的最小直径小于销轴的最大直径。销轴例如可以具有圆柱体或圆锥台的形状。

为了扩大壳体1将扩径工具17插入壳体1内，然后将销轴压入或拉入锥孔23。然后接着径向向外运动的单个扇形块21a至21h这样地压在壳体1的内壳面6上，使它扩大。通过扩径工具17的尺寸，特别是锥孔23的升角α和销轴的直径选择，可以确定壳体1要扩大的直径。

在扩径时压在内壳面6上的扩径工具17或扇形块21a至21h的外表面24具有许多相互离开一定距离形成的环形槽25，其中心位于纵向中心线22。作用面18位于做成锯齿形的环形槽25之间，这些作用面在扩径时压在壳体1的内壳面6上，从而形成加压区。存在的作用面18越多，壳体1的扩径可以越均匀，但是可供使用的在扩径后用于轴瓦3和壳体1形状锁合连接的有效凸起/凹陷7便越少。按本实施形式设有四个作用面18，它们之间有三条环形槽25，这是一种对于实际应用很好的折衷方案。按这种实施形式的锯齿形环形槽25还附加地用来，使锯齿形至少局部在内表面6上复制成带有尽可能锐利的棱，使得在装入壳体1后的轴瓦3的拉出力加大，就像在有倒钩时一样。

图形标记表

1、壳体

2、内腔

3、轴瓦

4、活节球头

5、球形轴头

6、内壳面

7、凸起/凹陷

8、出口

9、连接轴颈

10、环形卷边

11、环形凸缘

12、凸台

13、密封波纹管

14、杆

15、连接螺纹

16、纵向中心线

17、扩径工具/扩径芯轴

18、作用面

19、加压区

20a-20d环形面

21a-21h扇形块

22纵轴

23锥孔

24外表面

25环形槽

h高度

Claims (13)

1.用于汽车的球窝接头，具有一至少单端开口的壳体(1)，在其内腔(2)内装入一轴瓦(3)，轴瓦本身可滑动运动地支承一球形轴头(5)的活节球头(4)，其中，内腔(2)沿其内壳面(6)具有凸起和/或凹陷(7)，使得相对于内壳面(6)具有过盈的轴瓦(3)在其外表面部分塑性变形的情况下形状锁合地装入壳体(1)，其特征为：内壳面(6)具有缩短凸起和/或凹陷(7)的有效长度的加压区(19)。

2.按权利要求1所述的球窝接头，

其特征为：

凸起和/或凹陷(7)通过成形法产生。

3.按权利要求1所述的球窝接头，其特征为：

壳体(1)具有空心圆柱体形状。

4.按权利要求3所述的球窝接头，其特征为：

壳体(1)通过冷挤压或通过切削加工制成。

5.按权利要求1所述的球窝接头，其特征为：

轴瓦(3)一侧具有一出口(8)，一与活节球头(4)相连的球形轴头(5)的连接轴颈(9)伸出此出口，轴瓦(3)在与出口(8)相对的另一侧做成封闭的。

6.按权利要求5所述的球窝接头，其特征为：

轴瓦(3)一侧具有一环形卷边(10)，它在轴瓦(3)装入后支承在壳体(1)的一个端面上，轴瓦(3)的沿轴向与该环形卷边(10)相对的一侧具有一在装配前轴向延伸的、为建立轴瓦和壳体(1)之间的牢固连接的成形的环形凸缘(11)。

7.按权利要求6所述的球窝接头，

其特征为：

环形凸缘(11)借助于焊接法或滚压法成形。

8.按权利要求1所述的球窝接头，其特征为：

在轴瓦(3)和壳体(1)之间加入结合剂。

9.按权利要求1的球窝接头，其特征为：加压区(19)位于至少两个相互离开一定距离设置的环形面(20a-20d)上，其中点或者说中心线位于壳体(1)的纵向中心线(16)上。

10.按权利要求9所述的球窝接头，其特征为：环形面之一(20a)直接与至少一个壳体开口邻接。

11.按权利要求9所述的球窝接头，其特征为：壳体(1)在两个端面上具有开口的空心圆柱体形状，并且环形面(20a，20d)之一分别和两个壳体开口中的一个直接邻接。

12.按权利要求1所述的球窝接头，其特征为：凸起和/或凹陷(7)平行于壳体(1)的纵向中心线(16)分布。

13.按权利要求1所述的球窝接头，其特征为：

在内壳面(6)上形成锐利棱边或锯齿形结构，通过它们加大为了将轴瓦(3)从壳体(1)中取出的拉出力。

Images