本发明涉及一种球形接头及其制造方法。更具体地，涉及一种利用碳纤维增强塑料(cfrp；carbonfiberreinforcedplastic)的热压(hotpress)模塑工艺与塑料注塑成型工艺制造的球形接头及其制造方法。
背景技术：
一般来说，车辆的悬架装置是一种连接车体与车轮的装置。车辆的悬架装置由以下部件构成：弹簧，其吸收从路面向车体传递的振动或者冲击；减震器，其调节所述弹簧的运转；悬架臂或者连杆，其控制车轮的运转。
所述悬架装置的悬架臂或者连杆等使用球形万向接头或者球形接头及衬套等，从而确保针对车体或者车轮以能够进行相对运动的方式连接。
例如，在车辆行驶过程中对通过车轮输入的横力、前后力、上下力进行支撑的下控制臂的一端借助球形接头连接至转向节，该转向节为了调节车轮的方向而紧固至车轮，而下控制臂的另一端通过衬套与车体连接。
上述现有的球形接头是将球头螺栓的球体放入外壳内按照可旋转的方式制成的结构，包括：球头螺栓，其带有利用刚体制成的球体；外壳或者球形接头盒，其包裹球头螺栓；轴承，其夹在外壳与球头螺栓的球体之间，使球头螺栓的运动更加自由；防尘罩，其防止异物侵入外壳内部；以及球形接头安装盒，其容纳球形接头盒，安装在下控制臂上。
上述现有的球形接头由钢铁材质制成而后使用。但是，最近为了改善车辆的油耗，一般采用比钢铁更轻的材质即铝通过锻造工艺而制造。
然而，以很多的个数用于车辆上的球形接头的轻量化能够进一步改善车辆的油耗，因此就需要开发出更加轻量化的球形接头。
技术实现要素：
所要解决的技术问题
本发明就是考虑到上述情况而研发的。本发明提供一种球形接头及其制造方法，通过削减更多的重量而实现更加有效的轻量化，同时还能够提高耐久性。
解决技术问题的方法
依据本发明实施例的球形接头可包括：球头螺栓；轴承，其包裹球头螺栓的球体并进行支撑；球形接头盒，其容纳球头螺栓的一部分与轴承，采用塑料材质制成；以及球形接头安装盒，其容纳球形接头盒，紧固至悬架臂，并采用碳纤维增强塑料(cfrp)制成。
在一个实施例中，还可包括：防尘罩，其盖住球形接头盒与球形接头安装盒的上部从而进行覆盖；以及环夹，其将防尘罩固定在球形接头安装盒上。
在一个实施例中，一个以上的螺栓安装衬套插入球形接头安装盒内与之结合成一体。
在一个实施例中，悬架臂为下控制臂，在下控制臂的一端可安装球形接头安装盒。
依据本发明另一实施例的球形接头制造方法可包括：使一个以上的螺栓安装衬套与球形接头安装盒结合成一体的步骤；制造带有球体的球头螺栓的步骤；制造轴承的步骤；以包裹球体的方式将轴承结合至球头螺栓的步骤；使球头螺栓和轴承的组装品与球形接头安装盒结合成一体的步骤。
在一个实施例中，球形接头安装盒可采用碳纤维增强塑料制成。
在一个实施例中，可通过热压工艺将碳纤维增强塑料制成球形接头安装盒。
在一个实施例中，使用碳片制成已考虑产品形状的载体()，并将载体插入模具内并施加热、压力而制成球形接头安装盒。
在一个实施例中，碳片可以是从预浸料(prepreg；(预浸带；udtape))或丝束预浸料(towprepreg)中截断的碳片。
在一个实施例中，碳片可以是碳纤维与环氧树脂的混合物。
在一个实施例中，在使球头螺栓和轴承的组装品与球形接头安装盒结合成一体的步骤中，将球形接头安装盒与组装品插入模具内利用塑料树脂注塑成型。
在一个实施例中，塑料树脂介入在球形接头安装盒与组装品之间而形成球形接头盒。
在一个实施例中，还可包括：将防尘罩套在球头螺栓上后再插入环夹进行固定的步骤。
在一个实施例中，在以包裹球体的方式将轴承结合至球头螺栓的步骤中，可以注入润滑油。
在一个实施例中，在将防尘罩套在球头螺栓上后再插入环夹进行固定的步骤中，可以注入润滑油。
发明效果
如上所述，依据本发明实施例的球形接头及其制造方法，采用碳纤维增强塑料通过热压工艺制成球形接头安装盒，并采用塑料材料注塑成型球形接头盒，与依据现有技术采用钢铁材质制成的球形接头相比，可以将重量削减40％以上。如果将所述球形接头用于车辆，则能够进一步改善车辆的油耗。
另外，在将球头螺栓与轴承插入球形接头安装盒内部的状态下，通过注塑成型球形接头盒，由此可以进一步增强高强度、高耐久性及耐冲击性。如果将所述球形接头用于车辆的下控制臂等悬架臂，则能够提高车辆的转向性能与乘车感受。
同时，没有必要进行布局图案设计，使球形接头的设计及分析变得容易，而且没有必要执行布局图案所需的层叠工艺，由此可以极大地缩短复合材料配件的制造时间，提高生产效率。
另外，将金属材质的螺栓安装衬套插入球形接头安装盒内成型为一体，由此能够更加有效地提高耐久性，且布局的确保更加容易。
附图说明
图1是依据本发明实施例的球形接头的立体图；
图2是依据本发明实施例的球形接头的底部立体图；
图3是依据本发明实施例的球形接头的截面图；
图4是安装有依据本发明实施例的球形接头的下控制臂的立体图；
图5是采用依据本发明实施例的制造方法制造球形接头安装盒的工艺说明图；
图6是采用依据本发明实施例的制造方法注塑成型塑料树脂的工艺说明图；
图7是依据本发明实施例的球形接头制造方法的说明图。
具体实施方式
下面，将依据附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照图1至图3，依据本发明实施例的球形接头100包括：球头螺栓10，其带有由刚体制成的球体；轴承20，其包裹球头螺栓10的球体，并自由地支撑球头螺栓10的转动运动；球形接头盒30，其容纳球头螺栓10的一部分和轴承20；球形接头安装盒40，其容纳球形接头盒30，并紧固至未图示的悬架臂；防尘罩50，其罩住球形接头盒30与球形接头安装盒40的上部，防止异物侵入；以及环夹60，其将防尘罩50固定在球形接头安装盒40上。
一个以上的螺栓安装衬套70插入球形接头安装盒40内彼此结构成一体。
球形接头盒30采用塑料材质成型，球形接头安装盒40采用碳纤维增强塑料(cfrp)成型。
参照图4，依据本发明实施例的具有上述结构的球形接头100，可以安装到车辆的悬架臂上，例如：可以安装到下控制臂200的一端上。
即，在下控制臂200的一端可以安装球形接头100，在下控制臂200的另一端可以安装第1衬套210，在球形接头100与第1衬套210之间的规定部位上可以安装第2衬套220。
下控制臂200可以通过球形接头100与未图示的车轮的转向节连接，第1衬套210及第2220可以紧固至未图示的车体。因此，车轮可以通过下控制臂200支撑在车体上。
参照图5，球形接头安装盒40采用碳纤维增强塑料(cfrp)材质通过热压工艺制成。
即，首先使用碳片制作考虑到产品形状的载体(charge)300，将载体300插入到上部模具310与下部模具320中之后，将上部模具310关闭，通过施加热及压力从而制成球形接头安装盒40。
在这种情况下，将螺栓安装衬套70一起插入模具内，从而与球形接头安装盒40一体成型。
碳片可以使用从预浸料(prepreg；udtape)或丝束预浸料(towprepreg)中截取的碳片。
碳片可以使用碳纤维(carbonfiber)与环氧树脂(快速固化环氧树脂；fastcureepoxyresin)的混合物。
优选地，碳片的尺寸为长度10mm～80mm，宽度3mm～30mm。
优选地，预浸料的重量(prepregarealweight)为100～300gsm(平方米克重；grampersquaremeter)。
参照图6，将如上成型的球形接头安装盒40插入上部模具410内，然后在使上部模具410与下部模具420合模并关闭的状态下，通过形成于下部模具420上的注入通路422注入熔融的塑料树脂430，从而可以制成球形接头100。
在这种情况下，将球头螺栓和轴承的组装品插入球形接头安装盒40内，并在球头螺栓和轴承的组装品与球形接头安装盒40之间填入塑料树脂使其凝固，从而可以使球头螺栓和轴承的组装品与球形接头安装盒40通过凝固的塑料树脂彼此结合成一体。
所述凝固的塑料树脂形成球形接头盒30。
接下来，将防尘罩50套在球头螺栓10上，再插入环夹60进行固定即可完成依据本发明实施例的球形接头100。
即，如图7所示，在成型球形接头安装盒40时，先插入而成型螺栓安装衬套70，接着再分别制造球头螺栓10与轴承20，然后在将其相互组装。在这种情况下，预先在轴承20的内侧面涂上润滑脂等润滑油，由此提高润滑性能。
然后，将球头螺栓10和轴承20的组装品插入球形接头安装盒40内，然后注塑成型塑料树脂使组装品与球形接头安装盒40彼此结合成一体。最后，将防尘罩50套在球头螺栓10的上部，再利用环夹60进行固定，并根据需要注入润滑油，从而可以制成球形接头100。
以上，对本发明的优选实施例进行了说明。但是，本发明并非仅限定于上述实施例。通过以上对本发明实施例的说明，具有本发明所属技术领域一般知识的人员能够容易变更，从而被认定为均等的范围的所有变形均包含在本发明的范围之内。