專利名稱：球頭節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有外殼和球軸頸的球頭節(jié)，其中，外殼上開有一個(gè)軸頸開口，而 球軸頸帶有一個(gè)球形活節(jié)，并借助于球形活節(jié)可活動(dòng)地安置在外殼中，同時(shí)它還經(jīng)軸頸開 口從外殼中伸出。對(duì)于活節(jié)經(jīng)常會(huì)提出這樣的要求，即要通過它實(shí)現(xiàn)搖擺運(yùn)動(dòng)，尤其要能獲得一個(gè) 在空間上實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)的單自由度導(dǎo)軌。球頭節(jié)為此最好具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，但對(duì)其中的兩 個(gè)自由度必須有目的地加以約束。為實(shí)現(xiàn)搖擺運(yùn)動(dòng)，可示例性地應(yīng)用這樣一種球頭節(jié)，即在 該球頭節(jié)的球形活節(jié)表面設(shè)置有兩個(gè)相互獨(dú)立的凹槽，而在凹槽中嵌入有兩根固定安置于 活節(jié)外殼上的銷或滾柱。這兩個(gè)凹槽迫使球形活節(jié)在設(shè)定的軌跡內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而使與球形活 節(jié)相連的零件產(chǎn)生所期望的空間運(yùn)動(dòng)。然而，這種方案的成本很高，因?yàn)橛勉娤骱驮谟锌赡艿那闆r下用磨削制出凹槽，以 及生產(chǎn)和安裝導(dǎo)向銷，其花費(fèi)都很大。此外，雙-強(qiáng)制導(dǎo)向?qū)χ圃旃钣懈叩囊?。由此可得出本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種可對(duì)球頭節(jié)的球軸頸進(jìn)行強(qiáng)制導(dǎo)向的方 法，而且這種方法特別考慮到大批量生產(chǎn)時(shí)的低成本問題。按照本發(fā)明，該任務(wù)將通過如同權(quán)利要求1所述的球頭節(jié)得以解決。本發(fā)明的優(yōu) 選改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中給出。按照本發(fā)明的特別是用在汽車上的球頭節(jié)，具有一個(gè)開有軸頸開口的外殼和一個(gè) 帶球形活節(jié)的球軸頸，球軸頸通過球形活節(jié)可運(yùn)動(dòng)地，尤其是可旋轉(zhuǎn)和可擺動(dòng)地，支承在外 殼上，并經(jīng)軸頸開口從外殼中伸出。其中，球形活節(jié)具有一個(gè)不平的規(guī)則面，該規(guī)則面與安 置在外殼上的支撐件相互接觸。通過規(guī)則面與支撐件的相互作用，可對(duì)球軸頸產(chǎn)生強(qiáng)制導(dǎo)向，也就是對(duì)球軸頸的 運(yùn)動(dòng)自由度進(jìn)行限制。規(guī)則面的造型優(yōu)選地限定了一個(gè)空間上的運(yùn)動(dòng)路徑，當(dāng)球軸頸沿其 自身縱軸被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)或者主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球軸頸可沿該路徑主動(dòng)或被動(dòng)地運(yùn)動(dòng)。通過規(guī)則面的 造型，可特別地使球軸頸繞其縱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)與球軸頸繞至少一根其它軸(擺動(dòng)軸)的側(cè)向偏 轉(zhuǎn)之間產(chǎn)生相關(guān)性，其中，擺動(dòng)軸處于相對(duì)球軸頸縱軸傾斜或與之垂直的位置。優(yōu)選至少有 一根擺動(dòng)軸與球頭節(jié)的縱軸相交，而交點(diǎn)優(yōu)選落在球形活節(jié)的中心。特別地，規(guī)則面與支撐 件的相互作用，迫使球軸頸在繞其自身縱軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生側(cè)向偏轉(zhuǎn)。規(guī)則面可通過比如冷沖 壓方法制得，這種方法在大批量生產(chǎn)時(shí)的成本很低。規(guī)則面在數(shù)學(xué)上可被特別理解為這樣 一個(gè)平面，即它可通過某條直線在空間的運(yùn)動(dòng)獲得(見I. N. Bronstein和K. A. Semendjajew 的《數(shù)學(xué)袖珍本》第25版，1991年，B. G. Teubner出版社，斯圖加特，第605頁)。對(duì)球軸頸運(yùn)動(dòng)自由度的補(bǔ)充限制，或是對(duì)球軸頸的額外強(qiáng)制導(dǎo)向，可通過附加的 導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)，該導(dǎo)向裝置對(duì)球軸頸進(jìn)行導(dǎo)向，特別是強(qiáng)制其處于一個(gè)設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡上。 附加的導(dǎo)向裝置特別用于對(duì)球軸頸可能產(chǎn)生的側(cè)向偏轉(zhuǎn)進(jìn)行限制，并可示例性地由滑槽構(gòu) 成，且球軸頸經(jīng)滑槽向外伸出。附加的導(dǎo)向裝置優(yōu)選由軸頸開口構(gòu)成。附加的導(dǎo)向裝置或軸 頸開口優(yōu)選設(shè)計(jì)成稍帶長形，特別是橢圓形，這在成本上相對(duì)較低。通過軸頸開口，以及通 過規(guī)則面與支撐件之間的相互作用，球軸頸的空間運(yùn)動(dòng)被優(yōu)選地限定在一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡上， 尤其是用于實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)。
球軸頸優(yōu)先具有一個(gè)與球形活節(jié)固定連接的軸頸，其中，規(guī)則面被示例性地設(shè)置 在球形活節(jié)的背離軸頸的那一側(cè)上。特別地，規(guī)則面構(gòu)成球軸頸的背離軸頸的端面或端側(cè) 面。規(guī)則面優(yōu)選與球軸頸的縱軸近似垂直，這里，“近似”的概念主要是考慮到規(guī)則面并不 是平的。按照某個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，球形活節(jié)在其高度的大約2/3處被削平，并在削平處制成規(guī)則 面。在形成規(guī)則面之前，切削面優(yōu)選為平面，并與球軸頸的縱軸垂直。規(guī)則面特別是具有一 個(gè)環(huán)繞的邊緣，該邊緣優(yōu)選圍繞或環(huán)繞球軸頸的中心縱軸。在外殼和球軸頸之間優(yōu)選安置有一個(gè)保護(hù)-或密封褶皺件，它可阻止污染物和濕 氣進(jìn)入球頭節(jié)內(nèi)部。球軸頸的軸頸部分被特別設(shè)計(jì)成螺紋軸頸。規(guī)則面與支撐件之間的接觸區(qū)域優(yōu)選為線形，并特別地落在一條直線上。從而可 實(shí)現(xiàn)球軸頸的最佳導(dǎo)向，因?yàn)閺臄?shù)學(xué)角度看規(guī)則面可由直線在空間的運(yùn)動(dòng)得到。支撐件優(yōu) 選與外殼固定連接，和/或支承在外殼上面。按照某個(gè)結(jié)構(gòu)形式，支撐件被設(shè)計(jì)成支承在外 殼中的銷。支撐件的側(cè)面優(yōu)選沿某條直線或表面直線(Mantelgerade)與規(guī)則面相接觸。特 別地，支撐件被可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在外殼上，從而可使摩擦減小。可轉(zhuǎn)動(dòng)的支承方式可示例性地 借助于至少一個(gè)滾針軸承套實(shí)現(xiàn)。此外，支撐件特別地以可繞其縱軸旋轉(zhuǎn)的方式支承在外 ^zC 上 ο按照某個(gè)設(shè)計(jì)形式，球頭節(jié)具有一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，借助該鎖緊機(jī)構(gòu)，球軸頸可在其運(yùn) 動(dòng)軌跡的末端被或可以被鎖緊。為此，球形活節(jié)特別具有至少一個(gè)橫向孔，在該橫向孔中至 少有一個(gè)鎖緊球被可移動(dòng)地進(jìn)行引導(dǎo)，而鎖緊球嵌入或可以嵌入到在外殼上設(shè)置的鎖緊內(nèi) 凹中。一旦鎖緊球嵌入鎖緊內(nèi)凹中，球形活節(jié)就被鎖緊在外殼上。鎖緊球優(yōu)選用彈簧進(jìn)行 預(yù)緊，特別是沿外殼或鎖緊內(nèi)凹方向預(yù)緊，從而在達(dá)到端點(diǎn)位置時(shí)可自動(dòng)鎖緊。按照某個(gè)進(jìn)一步的設(shè)計(jì)形式，在球軸頸上設(shè)置有優(yōu)選相對(duì)橫向孔傾斜或垂直的縱 向孔，在縱向孔中以彈性方式支承有一個(gè)解鎖銷，該解鎖銷將或可以將鎖緊球壓入鎖緊內(nèi) 凹中。通過解鎖銷沿克服彈簧力的方向運(yùn)動(dòng)，鎖緊球沿鎖緊內(nèi)凹方向的預(yù)緊力將被去除，從 而球頭節(jié)將被解鎖，球軸頸則可從端點(diǎn)位置移動(dòng)出來。因此，球軸頸的強(qiáng)制導(dǎo)向不是通過球形活節(jié)球面上的凹槽實(shí)現(xiàn)，而是按照本發(fā)明 通過一個(gè)規(guī)則面得以實(shí)現(xiàn)，而規(guī)則面被特別設(shè)置在背離軸頸的球端面上。球體優(yōu)選在球高 度的大約2/3處被削平，并在被削平處形成規(guī)則面。規(guī)則面迫使球軸頸在其旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn) 生側(cè)向擺動(dòng)。可使用銷作為規(guī)則面的對(duì)立面或支撐件，而銷被支承在外殼上，并只通過其表 面直線與球形活節(jié)相接觸。從而，特別是球形活節(jié)垂直于銷軸線的擺動(dòng)將被阻止。此外，為 了減小摩擦，銷還可通過滾針軸承套支承在外殼上。優(yōu)選由橢圓形的外殼開口實(shí)現(xiàn)對(duì)球軸 頸的第二個(gè)或額外的導(dǎo)向。按照另一個(gè)設(shè)計(jì)方案，球頭節(jié)可增加一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，以使球軸頸在其搖擺運(yùn)動(dòng)軌 跡的末端被鎖緊。這可通過比如在球形活節(jié)中的內(nèi)置有小型鎖緊球的橫向孔來實(shí)現(xiàn)，而鎖 緊球在徑向上由受彈簧力作用的解鎖銷進(jìn)行預(yù)緊，解鎖銷位于球軸頸的縱向孔內(nèi)，而縱向 孔的走向沿球軸頸的中心線，特別與橫向孔垂直。當(dāng)鎖緊球中心位于球形活節(jié)表面與外殼 內(nèi)面之間時(shí)，球軸頸就被鎖緊。為對(duì)球軸頸解鎖，可使解鎖銷克服彈簧力，比如借助于按鈕、 繩索傳動(dòng)裝置(Seilzug)、電動(dòng)機(jī)、液壓缸和/或氣動(dòng)缸，移動(dòng)到一個(gè)解鎖位置。本發(fā)明還涉及按照本發(fā)明的球頭節(jié)的一種應(yīng)用，即用于實(shí)現(xiàn)汽車零件相對(duì)汽車車 身結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，特別是搖擺運(yùn)動(dòng)。
隨后，將借助一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作闡述。圖中示出

圖1為按照本發(fā)明某個(gè)實(shí)施方式的球頭節(jié)的部分剖切的透視圖；圖2為在球軸頸處于0度位置時(shí)球頭節(jié)的剖面圖；圖3為在球軸頸處于30度位置時(shí)球頭節(jié)的剖面圖；圖4為在球軸頸處于60度位置時(shí)球頭節(jié)的剖面圖；圖5為在球軸頸處于90度位置時(shí)球頭節(jié)的剖面圖；圖6為在球軸頸處于120度位置時(shí)球頭節(jié)的剖面圖；圖7為在球軸頸處于150度位置時(shí)球頭節(jié)的剖面圖；圖8為在球軸頸處于180度位置時(shí)球頭節(jié)的剖面圖。圖1給出了按照本發(fā)明某個(gè)實(shí)施方式的球頭節(jié)1的部分剖切的透視圖，其中，帶球 形活節(jié)2的球軸頸3與其球形活節(jié)2 —同以可轉(zhuǎn)動(dòng)和可擺動(dòng)的方式安置在球頭節(jié)外殼4中。 在外殼4上設(shè)有凸緣5，借助該凸緣可將外殼4固定到某個(gè)汽車零部件上。此外，球軸頸可 被固定到汽車車身上，以使該汽車零部件可相對(duì)車身運(yùn)動(dòng)。球軸頸3帶有一個(gè)與球形活節(jié)2固定連接的螺紋軸頸6，并從外殼4向外延伸。在 球形活節(jié)2的與軸頸6相背離的一側(cè)上設(shè)有一個(gè)規(guī)則面7，該規(guī)則面構(gòu)成球軸頸3的端面。 規(guī)則面7不是平的，且與強(qiáng)制導(dǎo)向銷8緊密接觸，強(qiáng)制導(dǎo)向銷8位于設(shè)置在外殼4上的孔22 中，并通過滾針軸承套9以可繞其自身縱軸旋轉(zhuǎn)的方式支承在外殼4上。球軸頸3以常規(guī) 方法在中間連接球形窩10的情況下安置在外殼4的內(nèi)腔11中，而內(nèi)腔11可經(jīng)制成橢圓形 的軸頸開口 12進(jìn)入，這使球軸頸3得以向外延伸。外殼4具有鎖緊環(huán)19，而鎖緊環(huán)上設(shè)有 外殼開口 12。球軸頸3 —方面通過規(guī)則面7與銷8之間的相互作用，另一方面通過橢圓形 的外殼開口 12，來實(shí)現(xiàn)如下方式的強(qiáng)制導(dǎo)向，S卩，使球軸頸相對(duì)外殼4只能沿某條預(yù)先設(shè)定 的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)，而該運(yùn)動(dòng)軌跡使球軸頸作搖擺運(yùn)動(dòng)。球軸頸3可在外殼4的某些特定位置被鎖緊，為此特設(shè)有鎖緊機(jī)構(gòu)，該鎖緊機(jī)構(gòu)包 含多個(gè)安置于橫向孔13 (置于球形活節(jié)2內(nèi)部)中的鎖緊球14，鎖緊球可沿橫向孔13移 動(dòng)，并嵌入設(shè)在外殼4內(nèi)壁(對(duì)內(nèi)腔11進(jìn)行限定)上的鎖緊內(nèi)凹15內(nèi)。當(dāng)鎖緊球14進(jìn)入 鎖緊內(nèi)凹15內(nèi)時(shí)，球軸頸3被鎖在外殼4上。鎖緊球14在徑向上受解鎖銷16沿鎖緊內(nèi)凹 15方向向外的擠壓作用，其中，解鎖銷16以可移動(dòng)的方式置于球軸頸3上的縱向孔17內(nèi)， 并借助彈簧18在軸向上沿球形活節(jié)2方向被預(yù)緊。因此，在非操作狀態(tài)，解鎖銷16將沿外 殼內(nèi)壁方向徑向向外擠壓鎖緊球14。為使球軸頸3實(shí)現(xiàn)解鎖，可使解鎖銷16克服彈簧18 的力沿軸向從球形活節(jié)2中移出，以使鎖緊球14沿橫向孔13進(jìn)入球軸頸3的內(nèi)部，這樣， 鎖緊作用就可因此被解除。解鎖后的狀態(tài)如圖1所示。球形窩10在鎖緊內(nèi)凹15處設(shè)有多 個(gè)孔，而通過這些孔，鎖緊球14可嵌入到鎖緊內(nèi)凹15中。圖2至圖8給出了球頭節(jié)1的剖面圖，而為明了起見，已將鎖緊機(jī)構(gòu)省去。圖2至 圖8表示在運(yùn)動(dòng)軌跡的不同位置處的球軸頸3，其中，圖2所示的球軸頸3繞其縱軸20相對(duì) 外殼4作了 0度轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖2中，球軸頸3的縱軸20與外殼4(或活節(jié)1)的縱軸21至少 近似重合，因此，只畫出了縱軸21。這一點(diǎn)也適合于圖8。在圖3中，球軸頸3相對(duì)其縱軸 20的轉(zhuǎn)角為30度，而圖4中為60度，圖5中為90度，圖6中為120度，圖7中為150度，圖 8中為180度。根據(jù)圖2至圖8，球軸頸3沿其縱軸20以步長30度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)?？梢钥闯?， 圖3至圖7中的球軸頸3發(fā)生了側(cè)向偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)以兩個(gè)縱軸20與21間的角度表示?；?規(guī)則面7與銷8的相互作用，以及基于軸頸開口 12的導(dǎo)向作用，可確定地預(yù)先給出轉(zhuǎn)角與 偏轉(zhuǎn)之間的相互關(guān)系。其中，軸頸開口 12確定偏轉(zhuǎn)的方向，而規(guī)則面7與銷8的相互作用則為每--次偏轉(zhuǎn)分配設(shè)定的轉(zhuǎn)角。附圖標(biāo)記列表1球頭節(jié)2球形活節(jié)3球軸頸4外殼5凸緣6螺紋軸頸7 規(guī)則面(RegelflSdie)8 強(qiáng)制導(dǎo)向銷(ZwangsfUhrung)9 ^ΜΨ '^Τ^Μ (Nadellagerbuchse)10球形窩/軸瓦11內(nèi)腔12軸頸開口13橫向孔14鎖緊球15鎖緊內(nèi)凹16解鎖銷17縱向孔18彈簧19鎖緊環(huán)20球軸頸縱軸/中心縱軸21外殼縱軸22外殼孔權(quán)利要求
1.一種球頭節(jié)，具有一個(gè)帶軸頸開口(12)的外殼⑷；一個(gè)帶球形活節(jié)O)的球軸頸(3)，該球軸頸通過球形活節(jié)( 可活動(dòng)地安置在外殼 (4)中，并經(jīng)軸頸開口 (12)從外殼(4)向外伸出，其特征在于，球形活節(jié)(2)具有一個(gè)不平的規(guī)則面(7)，該規(guī)則面與設(shè)置在外殼(4)上 的支撐件(8)相接觸。
2.按照權(quán)利要求1的球頭節(jié)，其特征在于，通過規(guī)則面(7)與支撐件(8)的相互作用， 使得球軸頸(3)的側(cè)向偏轉(zhuǎn)與球軸頸( 繞其縱軸00)的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。
3.按照權(quán)利要求1或2的球頭節(jié)，其特征在于，規(guī)則面(7)與支撐件⑶之間的接觸區(qū) 為線狀，并位于一條直線上。
4.按照前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的球頭節(jié)，其特征在于，球軸頸C3)具有一根與球形活節(jié) (2)固定連接的軸頸(6)，而規(guī)則面(7)設(shè)置在球形活節(jié)O)的背離軸頸(6)的一側(cè)。
5.按照前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的球頭節(jié)，其特征在于，規(guī)則面(7)與球軸頸(3)的縱軸 (20)近似垂直。
6.按照前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的球頭節(jié)，其特征在于，在球形活節(jié)(2)的大約2/3高度處 進(jìn)行了削平處理，在此處形成規(guī)則面(7)。
7.按照前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的球頭節(jié)，其特征在于，規(guī)則面(7)通過冷沖壓制得。
8.按照前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的球頭節(jié)，其特征在于，支撐件(8)被設(shè)計(jì)成支承在外殼 (4)上的銷，且銷的外表面與規(guī)則面(7)形成線接觸。
9.按照權(quán)利要求8的球頭節(jié)，其特征在于，銷(8)以可繞其自身縱軸旋轉(zhuǎn)的方式支承在 外殼⑷上。
10.按照權(quán)利要求8或9的球頭節(jié)，其特征在于，銷(8)通過至少一個(gè)滾針軸承套(9) 可旋轉(zhuǎn)地支承在外殼(4)上。
11.按照前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的球頭節(jié)，其特征在于，設(shè)置有一個(gè)附加的導(dǎo)向裝置，該 導(dǎo)向裝置限制球軸頸⑶的側(cè)向偏轉(zhuǎn)。
12.按照權(quán)利要求11的球頭節(jié)，其特征在于，軸頸開口(12)被設(shè)計(jì)成橢圓形，并構(gòu)成球 軸頸⑶的附加導(dǎo)向裝置。
13.按照前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的球頭節(jié)，其特征在于一種解鎖機(jī)構(gòu)，借助該解鎖機(jī)構(gòu)， 球軸頸( 在其運(yùn)動(dòng)軌跡的末端被解鎖或者可被解鎖。
14.按照前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的球頭節(jié)，其特征在于，球形活節(jié)(2)具有至少一個(gè)橫向 孔(13)，至少一個(gè)鎖緊球(14)可移動(dòng)地在該橫向孔中被引導(dǎo)，所述鎖緊球嵌入到或者可嵌 入到外殼(4)的鎖緊內(nèi)凹(15)中。
15.按照權(quán)利要求14的球頭節(jié)，其特征在于，在球軸頸O)中設(shè)置有與橫向孔(13)相 互垂直的縱向孔(17)，而在該縱向孔中彈性地支承有一根解鎖銷(16)，該解鎖銷將或者可 將鎖緊球(14)壓入到鎖緊內(nèi)凹(15)中。
16.按照13至15中任一項(xiàng)權(quán)利要求的球頭節(jié)，其特征在于，球軸頸的解鎖可借助按鈕、 繩索傳動(dòng)裝置、氣動(dòng)裝置、液動(dòng)裝置或電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
一種球頭節(jié)，具有一個(gè)帶軸頸開口(12)的外殼(4)；一個(gè)帶球形活節(jié)(2)的球軸頸(3)，該球軸頸通過球形活節(jié)(2)可活動(dòng)地安置在外殼(4)中，并經(jīng)軸頸開口(12)從外殼(4)向外伸出，其中球形活節(jié)(2)具有一個(gè)不平的規(guī)則面(7)，該規(guī)則面與設(shè)置在外殼(4)上的支撐件(8)相接觸。
文檔編號(hào)F16C11/06GK102057171SQ200980120757
公開日2011年5月11日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者M·埃爾索伊 申請人:Zf腓特烈港股份公司