活球接头

摘要

本发明涉及一种用于汽车特别用于汽车摆动支柱的活球接头，该活球接头具有至少一侧开口的壳体(1)，在该壳体的内腔中装入轴瓦，该轴瓦本身滑动地容纳球形销的球形活节。按第一变型方案，该内腔沿其内侧面具有凸起，该凸起形状配合地啮合到轴瓦内。在此，该凸起是三角隔片(13)。根据第二变型方案，该内腔沿其内侧面具有凹处，轴瓦形状配合地啮合到该凹处内，其中该凹处是侧凹。

权利要求

1.用于汽车的活球接头，该活球接头具有至少一侧开口的壳体(1)，在该壳体的内腔中装入轴瓦(2)，该轴瓦本身滑动地容纳球形销(5)的球形活节(4)，其特征在于：该内腔沿其内侧面具有凸起，该凸起在轴瓦的外侧面塑性变形的情况下形状配合地啮合到轴瓦(2)中，其中该凸起是三角隔片(13)。

2.按权利要求1所述的活球接头，其特征在于：所述三角隔片(13)平行于壳体(1)的纵向中轴线(7)延伸。

3.按权利要求1或2所述的活球接头，其特征在于：所述三角隔片(13)延伸通过壳体(1)内侧面的整个长度(lg)。

4.按权利要求1所述的活球接头，其特征在于：所述三角隔片(13)分别由两个相同的三角边平面(14，15)构成，并且在两个相同的三角边平面(14，15)之间所夹的角(α)的角平分线(16)延伸通过轴承的纵向中轴线(7)。

5.按权利要求4所述的活球接头，其特征在于：所述三角隔片(13)的径向高度(hd)等于轴瓦(2)的壳厚度(Sd)与用于轴瓦(2)的材料的延伸率的乘积。

6.按权利要求4所述的活球接头，其特征在于：每个所述三角隔片(13)的两个相等的三角边平面(14，15)所夹的是直角(α)。

7.按权利要求1所述的活球接头，其特征在于：所述三角隔片(13)的数目大于或者等于在壳体(1)和轴瓦(2)之间传递的最大的力矩除以三角隔片(13)的面积、轴瓦材料的抗剪强度和有效轴瓦半径(r)的乘积得到的商向上偶数取整的数值。

8.按权利要求1所述的活球接头，其特征在于：所述轴瓦(2)由塑料制成。

9.按权利要求8所述的活球接头，其特征在于：所述轴瓦(2)由聚甲醛(POM)制成。

10.按权利要求1所述的活球接头，其特征在于：所述轴瓦(2)相对于壳体(1)内侧面具有过量尺寸。

11.按权利要求1所述的活球接头，其特征在于，所述活球接头用于汽车摆动支柱。

12.用于汽车的活球接头，该活球接头具有至少一侧开口的壳体(1)，在该壳体的内腔中装入轴瓦(2)，该轴瓦本身滑动地容纳球形销(5)的球形活节(4)，其特征在于：该内腔沿其内侧面具有凹处，轴瓦(2)形状配合地啮合到该凹处内，其中该凹处是侧凹(20)。

13.按权利要求12所述的活球接头，其特征在于：所述侧凹(20)平行于壳体(1)的纵向中轴线(7)延伸。

14.按权利要求12或13所述的活球接头，其特征在于：所述朝壳体(1)的端面开口的侧凹(2)只延伸通过壳体(1)内侧面的长度(lg)的一部分(lt)。

15.按权利要求14所述的活球接头，其特征在于：所述侧凹(20)关于壳体(1)纵向剖面具有矩形轮廓(24)或三角形轮廓(25)。

16.按权利要求12所述的活球接头，其特征在于：所述轴瓦(2)由塑料制成。

17.按权利要求16所述的活球接头，其特征在于：所述轴瓦由聚甲醛(POM)制成。

18.按权利要求16或17所述的活球接头，其特征在于：所述塑料适合用于超声变形。

19.按权利要求12所述的活球接头，其特征在于，所述活球接头用于汽车摆动支柱。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车、特别用于汽车摆动支柱的活球接头，该活球接头具有至少一侧开口的壳体，在该壳体的内腔中装入轴瓦，该轴瓦本身滑动地容纳球形销的球形活节。

背景技术

在DE 4306006A1中公开了具有环形壳体和装入该壳体中的轴瓦的活球接头，在轴瓦中支承着球形销。在此，轴瓦在其外圆周上具有这样的轮廓，该轮廓为了防止围绕球形销中轴线的旋转运动啮合到壳体内直径的互补的轮廓中。
在现有技术的活球接头中，却会出现这样的情况，即轴瓦的轮廓随着活球接头的不断使用会从壳体的互补轮廓中松开，从而防止扭转的作用会失效。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种开头所述类型的活球接头，使用该活球接头时相对于现有技术来说在防止扭转上进行了改善。
按本发明，该任务根据第一变型方案用一种按本发明的活球接头以及根据第二变型方案用另一种按本发明的活球接头来解决。
按第一变型方案提供了用于汽车、特别用于汽车摆动支柱的活球接头，该活球接头具有至少一侧开口的壳体，在该壳体的内腔中装入轴瓦，该轴瓦本身滑动地容纳球形销的球形活节，其中该内腔沿其内侧面具有凸起，这些凸起形状配合地啮合到轴瓦中。在此，这些凸起构造成三角隔片。
在使用按本发明的轴瓦时可靠地防止了扭转，因为业已表明不会出现轴瓦与壳体的松动。按本发明的活球接头可以对成本有利地以批量过程生产，其中相对于现有技术改善了防止扭转的效果。
三角隔片可以斜向于纵向中轴线例如沿着Z字形线延伸。但三角隔片优选地平行于壳体的纵向中轴线延伸，由此可以在轴瓦外侧面塑性变形的情况下，通过将轴瓦压入内腔实现活球接头特别简单的安装。
三角隔片可以只延伸通过壳体内侧面的长度的一部分，但三角隔片优选地延伸通过壳体内侧面的整个长度。由此可以在轴瓦和壳体之间传递特别大的力矩。
三角隔片在横截面上具有斜三角形状。但三角隔片优选地分别由两个相等的三角边平面构成，其中在两个相同的三角边平面之间所夹的角的角平分线通过轴承的纵向中轴线延伸。按这种设计方案确保，防扭转关于两个围绕纵向中轴线可能的旋转方向一样有效。
可以根据活球接头的使用和负载来改变三角隔片的径向高度。然而当三角隔片的径向高度等于轴瓦的壳厚度与用于轴瓦的材料的延伸率的乘积时，可以获得特别好的防止扭转的作用。
优选地每个三角隔片的两个相同的三角边平面夹着一个直角.更大的开口角度会促使轴瓦从三角隔片上滑落，相反更小的角度会增加轴瓦材料的缺口敏感性.尽管如此，其它的开口角度自然也是可以的，只要活球接头的使用和负载允许.
原则上用于按本发明的防止扭转的作用的三角隔片的数目n隔片可以是任意的。但是情况表明，当该数目n隔片大于或者等于最大的待传递的力矩Mtmax除以隔片面积A隔片、轴瓦材料的抗剪强度σSmax和有效轴瓦半径r的乘积得到的商向上偶数取整的数值时，该数目n隔片是最佳的。以此给出以下公式：
n隔片≈Mtmax/(A隔片＊σSmax＊r)
在此，有效轴瓦半径r从球形中点出发延伸到轴瓦内缘和外缘之间的区域，其中到轴瓦内缘的半径用r内表示，且到轴瓦外缘的半径用r外表示。以此，下面的关系适用于有效轴瓦半径r：
r内≤r≤r外，
其中，最佳的r值取决于三角隔片啮合到轴瓦中的深度。当选择r＝r外的时候，获得了一个对于r来说较好的值。
轴瓦优选地由塑料，特别由聚甲醛制成，其中轴瓦在其外圆周面塑性变形下可以置入壳体内，只要轴瓦在安装前还没有设置凹处，其中三角隔片在活球接头的装配状态中啮合到该凹处中。
原则上在轴瓦的外圆周面和壳体的内侧面之间可以存在缝隙。但是轴瓦优选地相对于壳体内侧面具有略微的过量尺寸，从而轴瓦在轻微的径向压力下处于壳体内。由此可以避免气隙并且以此防止脏物的侵入。
按本发明的第二变型方案，提供用于汽车、特别用于汽车摆动支柱的活球接头，该活球接头具有至少一侧开口的壳体，在该壳体的内腔中装入轴瓦，该轴瓦本身滑动地容纳球形销的球形活节，其中该内腔沿其内侧面具有凹处，轴瓦形状配合地啮合到该凹处内。在此，凹处构造成侧凹。
根据该变型方案也防止轴瓦与壳体的松动，由此形成了特别好的并且稳定的防止扭转的作用。就像在第一变型方案中一样，根据第二变型方案的活球接头也可以对成本有利地以批量过程生产。
侧凹可以斜向于纵向中轴线例如沿着Z字形线延伸。但侧凹优选地平行于壳体的纵向中轴线延伸，由此可以实现活球接头的特别简单的安装。
原则上凹处可以延伸通过壳体内侧面的整个长度。但当朝壳体端面开口的凹处只是延伸通过内侧面的长度的一部分时，就已经足够用于防止扭转了。在此证明有利的是，凹处关于壳体纵剖面具有矩形或三角形的轮廓。
轴瓦优选地由塑料特别由聚甲醛制成，其中轴瓦可以通过超声变形造型到凹处中。

附图说明

下面参考附图根据优选实施方式对本发明进行描述。附图示出：
图1是按本发明的活球接头的第一实施方式在部分安装好的状态下的纵向剖面图；
图2是按图1的实施方式在完全安装好的状态下的纵向剖面图；
图3是根据第一实施方式的壳体按照本发明的第一变型方案的横截面；
图4是按图3的三角隔片的横截面；
图5是按图3的壳体沿剖切面A-A’的纵向剖面图；
图6是按图3的具有装入的校准工具的壳体的横截面；
图7是根据第二实施方式的壳体按照本发明的第二变型方案的的横截面；
图8是按图7的具有啮合在其中的轴瓦凸起的侧凹的放大示意图；以及
图9是按图7的壳体沿剖切面B-B’的纵向剖面图，其中示出两个用于侧凹轮廓的从属变型方案。

具体实施方式

按图1在环形壳体1中装入轴瓦2，在该轴瓦中滑动地支承具有轴颈3和球形活节4的球形销5。在此，球形销5通过设置在轴瓦2中的开口6从活球接头中延伸出来，并且可以围绕活球接头的纵向中轴线7旋转以及横向于该纵向中轴线围绕球形活节4中的回转点回转。在开口6的区域中，轴瓦2通过外肩部8贴靠在壳体1的端面上，与此相反在轴瓦2的背向外肩部8的端部上，环形凸缘9从壳体1中突出。
从图2中看到，为了在壳体1中轴向固定轴瓦2，环形凸缘9通过材料变形径向向外翻转，其中该翻转优选使用超声变形方法来实现。按该实施方式的球形活节设计用于在壳体1和轴瓦2之间传递15Nm的最大力矩Mtmax，其中由POM生产的轴瓦具有1.5mm的壳厚度Sd和大约10％的延伸率εs。但也可以设计另一种实施方式用以在壳体1和轴瓦2之间传递20Nm的最大力矩Mtmax.
壳体1与第一汽车部件10构造成一个整体，其中在轴颈3上设置用于固定第二汽车部件的螺纹区域11。为了防止脏物和湿气侵入活球接头内部，在球形销5和轴瓦2之间设置由弹性材料、特别是由橡胶制成的密封件12，然而其中也可以将密封件12布置在球形销5和壳体1之间。
在图3中示出了按本发明的第一变型方案设置的三角隔片13，这些三角隔片构造在壳体1的内侧面上。这些三角隔片13平行于纵向中轴线7延伸通过壳体1的整个长度lg(参见图1和5)，该长度按这种实施方式总计为10mm。
三角隔片13的横截面在图4的放大示意图中显而易见，其中三角隔片13的两个相等的三角边平面14和15之间的夹角α为α＝90°。角α的角平分线16通过活球接头的纵向中轴线7延伸，其中三角隔片13具有0.15mm的径向高度hd，该高度由壳厚度Sd(1.5mm)和延伸率εs(10％)的乘积得出。
活球接头壳体1在生产之后必需定期地进行校准，也就是说拓宽到正确的直径.为此使用在图6中显而易见的并且包括多个弓形段17的校准工具18.该校准工具18在其中间具有通孔19，通过该通孔可以驱动用于使弓形段17径向相互挤开的圆锥形芯轴(没有示出).然而在此却有损坏三角隔片13的危险.出于这个原因，校准工具18可以这样构造，即该校准工具只在确定的位置接触壳体1的内侧面，从而只有在这些位置上延伸的三角隔片13才会损坏.按图6，校准工具18在八个位置上接触壳体1的内侧面，从而这里的十六个三角隔片13中也只有八个会在校准时损坏.对于这种情况，即要在校准的壳体1中有十六个三角隔片，为了安全起见因此必需在校准前在壳体1中构造二十四个三角隔片13.
显然，可以改变壳体1上的三角隔片13的数量和校准工具18的接触位置的数量。但是在有效的轴瓦半径r＝9.5mm时，在校准后最佳地是有十六个三角隔片。
在校准之后，将相对于壳体1的内圆周面具有略微过量尺寸的轴瓦2置入壳体1中，从而三角隔片13在轴瓦2的外圆周面塑性变形下埋入轴瓦中。由此，特别有效地防止轴瓦2相对于壳体1扭转，其中由于轴瓦2在安装前略微过量的尺寸，还可以防止脏物和湿气侵入到轴瓦2和活球接头壳体1之间的区域中。
在图7中可以看见根据第二实施方式的壳体1按本发明的第二变型方案的的横截面，其中对于相同或相似的特征使用与第一实施方式中一样的附图标记。此外，第二实施方式也相应于按图1和2的活球接头，然而其中沿壳体1内侧面不设置三角隔片，而是设置总共十六个平行于纵向中轴线7延伸的侧凹20，轴瓦2啮合到侧凹中以防止扭转。
在图8中可以看到这类侧凹20的放大视图，其中轴瓦2以凸起21啮合到侧凹20中。侧凹20朝壳体1的端面敞开，并且不通过壳体1内侧面的整个长度lg延伸，而只是通过在图9中示出的部分长度lt延伸。现在如此防止轴瓦2和壳体1之间的扭转，即轴瓦2的在部分安装的状态中从壳体1中突出的环形凸缘9通过变形方法径向向外翻转，并且在此同时造型到侧凹20中。对此特别使用超声变形方法，其中加热轴瓦2的材料。在变形后，在轴瓦材料的冷却期间引起所谓的材料收缩，这种材料收缩导致轴瓦2的造型到侧凹20中的凸起21径向向内拉向侧凹20的侧壁22和23，由此稳定、良好地防止轴瓦2相对于壳体1的扭转。
如在图9中示意性地示出，在此侧凹20关于壳体1的纵剖面沿在图7中所见的剖切面B-B’可以具有矩形轮廓24或三角形轮廓25。
按该实施方式，虽然只示出了十六个侧凹20，但在使用二十四个侧凹的构造时能特别好地防止扭转。
类似于第一变型方案，轴瓦2也可以根据本发明的第二变型方案在安装前相对于壳体1的内圆周面略微过量尺寸地进行构造，从而可以防止脏物和水分侵入轴瓦2和壳体1之间的区域内。
在本发明的两种变型方案中防止轴瓦2与壳体1的所谓的松动。在第一变型方案中，轴瓦可以通过其外圆周面的塑性变形置入壳体1的内部。由于该变形可以不用特别的材料加热来实现，可以避免轴瓦材料的收缩，该收缩会促进轴瓦2的松动。此外，轴瓦2的外直径相对于壳体1的内直径不需要过量尺寸。然而略微的过量尺寸是优选的，为的是在轴瓦2和壳体1之间实现密封作用。所以轴瓦2可以不用或者只用很微小的径向凸起置入壳体1中，从而可以避免大的径向凸起的不希望的效果，该效果会负面地影响球形销在轴瓦中的摩擦力矩。此外，由于塑料的特性，这样的大的径向凸起是取决于时间的，从而由于高的凸起，可以单独调节球形销的摩擦力矩的时间依赖性。也可以用按本发明的活球接头来避免这个负面效果。在第二变型方案中，由于在变形后轴瓦材料的收缩，轴瓦2的凸起21牢固地拉入侧凹20中，从而收缩的效果在这里不是降低了、而是改善了防止扭转的性能。
附图标记列表
1壳体
2轴瓦
3轴颈
4球形活节
5球形销
6在轴瓦中的开口
7纵向中轴线
8外肩部
9环形凸缘
10第一汽车部件
11螺纹
12密封件
13三角隔片
14三角隔片的第一三角边平面
15三角隔片的第二三角边平面
16角平分线
17校准工具的弓形段
18校准工具
19校准工具中的孔
20侧凹
21轴瓦的凸起
22侧凹的第一侧壁
23侧凹的第二侧壁
24矩形轮廓
25三角形轮廓
lg壳体的长度
hd三角隔片的径向高度
Sd轴瓦的厚度
r有效轴瓦半径
α角
lt侧凹的长度(部分长度)