专利名称：球窝关节的制作方法
球窝关节 本发明涉及一种球窝关节以及用于制造这种球窝关节的方法。例如像在汽车的车轮悬架上使用的球窝关节原则上具有类似的结构。它们通常由 外壳和球头轴组成，其关节球头可旋转和摆动容纳在也可以由多个支承套部分形成的支承 套内。在安装球窝关节时需要注意的是，关节球头与环绕其的支承套之间存在尽可能少的 摩擦。在球头轴从其中性位置向外摆动或者旋转的情况下，作为摩擦的尺度在此方面使用 可以在球头轴上测量的扭矩。这种扭矩除了支承套所使用的材料以及关节球头的表面外还 取决于预应力，这种预应力取决于安装从支承套出发作用于关节球头并因此作用于球头轴 及其可运动性。轴向关节与径向关节存在区别，其中，这种区别的重要标准是主要导入球窝关节 内的力方向。如果这些力与外壳在球头轴不偏转的情况下与球头轴的纵轴线重合的纵轴线 相关在径向上作用，那么是径向关节。轴向关节上的情况同样，其力导入主要在轴向上进 行。在球窝关节上，部分希望支承套具有弹性，以便例如可以在有限的范围内在球窝 关节或者公差的内部补偿球头轴的运动。多体的并由塑料-金属复合材料制造的支承套和装备这种支承套的球窝关节例 如轴向关节由EPO 922 868 A2有所公开。除了按照该文献所述的支承套具有固有弹性并 因此可以使球头轴在一定限度内运动外，所介绍的球窝关节此外附加具有减震环。球窝关节的支承套弹性构成的另一种可能性在于，支承套内加工槽和/或者缝 隙。这种解决方案例如由DE-AS 1 098 377有所公开并既适用于整体的，也适用于多体的 支承套。DE 195 45 567 C2此外介绍了一种具有整体支承套的球窝关节，该支承套装备膜 片式活动关节。膜片式活动关节依据该文献的公开内容用于可以将球头轴的关节球头装入 支承套内，然后将由此产生的结构单元整体装入外壳内。膜片式活动关节在球窝关节安装 之后具有的可能性是，保证支承套有限的挠性并因此附加的弹性，这意味着，球头轴在垂直 于其纵轴线的方向上可运动支承在外壳内。但特别是在具有多体支承套的球窝关节上可以发现，在所公开的解决方案中，在 支承套令人满意的稳定性同时，利用通过支承套的材料和几何形状确定的特性足够弹性补 偿并不存在。本发明的目的在于，提供一种球窝关节，其支承套可以进行确定的弹性补偿并因 此具有复位特性，而不须忍受在支承套所需的稳定性方面造成损害。此外提供一种可以制 造这种球窝关节的方法。该目的依据本发明利用独立权利要求所述的特征得以实现。本发明的进一步构成 在从属权利要求中予以说明。汽车的球窝关节具有外壳和球头轴，其关节球头可旋转和摆动支承在支承套内， 依据本发明进行如下进一步改进它，即支承套包括通过分割方法，例如像板切割或者冲压， 制造和变形的板带。
板带至少一侧具有凹部，从而在支承套上形成锯齿或者齿。锯齿或者齿的末端在 将板带变形成球形支承套形状后向内对着球头轴的中轴线。锯齿或者齿的末端此外具有距
1 O凹部或者锯齿或者齿可以V形构成。在这种情况下锯齿或者齿变尖。锯齿或者齿 的另一种有益形状是梯形构成。不言而喻，凹部也可以梯形构成。事实证明具有优点的是，凹部或者锯齿或者齿的深度和宽度或锯齿或者齿端的距 离的比约为2/3到1/3。通过支承套上或者内部的板带，其具有更好的稳定性。依据本发明的支承套中弹 性特性与更高的强度的组合总体上产生一种摩擦优化的部件对。依据本发明的一种构成提出，支承套由多个支承套部分组成和至少一个支承套部 分包括板带。球窝关节支承套的多体构成在设计方面允许明显更广的构成作用空间。这样例如 可以为支承套部分使用不同的材料或者材料成分，这样本身使摩擦系数得到进一步优化。此外具有明显优点的是，至少一个支承套部分总体上由金属材料组成或者含有金 属。通过这种构成可以大大降低摩擦。此外，这样设计的球窝关节能够比传统的结构形式 接受更高的负荷。特别是利用这种构成可以避免汽车上的球窝关节方面证明成问题的“始 动转矩(Losbrechmomente) ”，这种始动转矩特别是在球窝关节长时间静止后会在摩擦副支 承套与关节球头之间出现。因此这样构成的球窝关节的使用寿命可以得到大幅度提高，因 为特别是所提到的始动转矩导致磨损增加并因此导致球窝关节提前报废的危险。特别是由 于支承套部分金属层的板切割，其也作为金属件保持弹性。另一种非常具有优点的解决方案此外在于，具有板带的支承套部分由复合材料组 成并具有至少一个塑料层。在这种情况下，塑料的正阻尼性能以及补偿其公差的特性可以 非常具有优点的方式与金属带此前所称的特性和强度相组合。在此可以具有一个或者多个 塑料层。因此金属带例如可以镶嵌在两个塑料层之间。依据另一种实施方式，金属带直接 利用其表面与外壳的对应内表面接触。遵照这种发明思路，全部支承套部分也可以由不同 的材料或材料成分组成。特别具有优点的是，支承套部分各自在轴向和/或者径向预应力下装入外壳内。 轴向或者径向上的预应力根据相应球窝关节的结构定向。在这种情况下轴向关节与径向关 节也存在区别。施加在支承套或支承套部分上的预应力以后可以补偿在已经存在的预应力 范围内作用于球窝关节的力。可以附加提高依据本发明的球窝关节和里面所包含的支承套弹性的是，在完成安 装在具有板带的支承套部分上的球窝关节内存在分离缝意义上的距离或缝间距。分离缝依 据本发明用于可以使支承套相对于球头轴的运动得到补偿。分离缝依据本发明可以具有0. 3到0. 7毫米之间的间距。但优选的间距为0. 5毫 米。在这种情况下，事实证明依据本发明的支承套上具有最佳的弹性值。为更好补偿通过球头轴导入球窝关节内的力，此外具有优点的是，支承套弹性构 成和至少一个支承套部分具有锥形接触面，其利用它支承在外壳的对应内表面上。由于支 承套和外壳相互对应的接触面锥形构成，无论是轴向上还是径向上，均可以最佳吸收力。这 样构成的关节既可以作为轴向关节，也可以作为径向关节构成。
用于制造球窝关节的本发明方法具有至少下列的方法步骤-由板带制造带状的支承套坯料，-借助分割方法在支承套坯料的纵侧上加工出锯齿状或者齿状轮廓，从而支承套 坯料具有支承套的展开的几何形状，-使支承套坯料变形，从而形成具有球形支承面的支承套或具有球形支承面的支 承套部分。所提供的方法在加工技术上实施非常简单并此外可以提供最佳和取决于负荷可 设计的支承套。支承套毛坯纵侧的锯齿状或者齿状轮廓在成品支承套上可以使该支承套的 弹性得到附加改进。依据本发明的一种构成，支承套毛坯的产生至少部分可以通过冲压进行。使用冲 压法可以使制造支承套毛坯的节拍时间非常短。冲压法或者板切割法在此方面既用于产生穿孔，也用于制造锯齿状或者齿状轮 廓。此外可以设想，依据本发明的支承套毛坯整体并在一道工序内通过冲压法或者板切割 法制造。特别是板切割法可以高精度实施，从而结构上正如其目前在加工支承套时出现的 那样可以小尺寸构成。因此这类加工方法目前可以特别具有优点地使用。为使支承套毛坯变形和形成球形支承套或球形支承套部分可以使用滚压法。通过 滚压法可以最佳并以高精度产生支承套或支承套部分接触面的球形轮廓。正如开头已经提到的那样，具有优点的是，安装球窝关节时向支承套施加预应力。 预应力在完成安装的球窝关节上至少在有限范围内可以使通过球头轴导入支承套内的力 得到补偿并补偿公差。为可以事先尽可能精确地确定球窝关节内部球头轴的摩擦系数和随之出现的始 动转矩，此外提出在安装球窝关节部件期间，以确定的距离测量支承套内部对于球头轴运 动所需的转矩及球窝关节在达到预先规定的转矩情况下才封闭，从而保持最后得到的转 矩。按照这种方式，可以可靠调整摩擦系数和球窝关节内部出现的转矩并也可以对于大批 量生产重复构成。由此生产的球窝关节具有保持不变的质量。
下面借助附图对本发明进行详细说明。所示的实施例不是对所示方案的限制，而 是仅用于说明本发明的原理。为可以说明依据本发明的工作原理，附图中仅示出大大简化 的原理图，其中取消对本发明不重要的部件。但这一点并不意味着这类部件在依据本发明 的解决方案中不存在。其中图1示出依据本发明的球窝关节的剖面透视图；图2示出制造支承套部件的阶段平面图；图3示出多层构成的支承套第一实施方式的局部剖面图；以及图4示出多层构成的支承套第二实施方式的局部剖面图。图1示出球窝关节的立体图，其中这是一种轴向关节。球窝关节具有外壳1，里面 可摆动和旋转支承球头轴2。球头轴2在外壳1内的支承通过在球头轴上构成的关节球头 3进行。该关节球头3容纳在整体采用6标注的支承套内。支承套6在图1所示的球窝关节中由两个支承套部分4和5组成。支承套部分4在该实施例中由弹性有限的塑料制造， 而支承套部分5则由金属材料组成或具有板带7。因为板带7通过滚压法制造并因此变形 成支承套部分5的球形轮廓，所以支承套部分5具有形成该支承套部分5的分离缝9的缝 凹部9。图1中由塑料组成的上支承套部分4此外具有锥形构成的接触面10。该接触面10 与外壳1内表面11的锥形接触面相对应。支承套部分4的接触面10在此直接紧贴在外壳 1的该内表面11上。支承套部分4内此外存在改善支承套部分4弹性的缝隙17。在关节球头3与球头轴2的轴段13之间的过渡区内，该球头轴具有球头轴颈12。 球头轴颈12与轴段13相比其横截面减小并具有槽状的缩小的轮廓。为防止污染物或者潮湿侵入密封内部的关节部件，球窝关节具有密封波纹管14。 该密封波纹管借助夹紧环15固定在外壳1的外表面上。密封波纹管14相对的末端利用夹 紧环16固定在球头轴2的轴段13上。因为所示的球窝关节是轴向关节，所以该关节为固 定在汽车上具有外壳轴18，其在外壳1上处于球窝关节的与轴段13相对的侧上并可以具有 连接螺纹。图2示出阶段平面图，由用于制造支承套部分5的单个阶段a、b和c组成。据此 首先由金属带或者板带7制造支承套毛坯。该毛坯具有如图2的a)图部分所示的矩形几 何形状。在图2中b)图部分所示的另一加工步骤中，随后在板带7内以彼此相同的距离加 工出孔20。然后借助板切割或者冲压在板带7的一侧上加工出凹部或者穿孔19，该板带因 此一侧产生锯齿状或者齿状的轮廓。图2的b)图部分此外示出箭头A，其表示随后将板带 7变形成支承套部分5。该变形过程在本案例中通过滚压法进行。滚压模具出于简化原因 在这里没有示出。图2的c)图部分举例示出支承套部分5的剖面，正如它在完成状态下可见那样。 该支承套部分具有球窝关节支承套的常见轮廓。图3示出支承套部分5的第一实施方式。图3部分以剖面示出的支承套部分5的 特殊性在于，该支承套部分具有板带带7，其内表面及其外表面上完全由塑料层8包封。与图3图示的区别在于，图4的支承套仅具有一个塑料层8。该塑料层与板带7连 接并处于支承套部分5的内侧上。在另一个未示出的实施例中，板带7和塑料层的位置可以相反设置。距离22在图4中表示在装入状态下锯齿或者齿的末端距离。附图标记1 外壳2 球头轴3 关节球头4 支承套部分5 支承套部分6 支承套7 金属带/层，板带(支承套毛坯)8 塑料层9 缝间距，距离，分离缝
10接触面
11外壳的内表面
12球头轴颈
13具有连接螺纹的轴段
14密封波纹管
15夹紧环
16夹紧环
17缝隙
18外壳轴
19凹部，穿孔
20孔
21锯齿，齿
22距离
权利要求
1.汽车的球窝关节，具有外壳(1)和球头轴O)，其关节球头C3)可旋转和摆动地支承 在支承套(6)内，其特征在于，支承套(6)包括具有凹部和为了形成支承套或者支承套部件 而变形的板带(7)。
2.按权利要求1所述的球窝关节，其特征在于，通过凹部(19)在支承套的至少一侧形 成锯齿或者齿，其中，锯齿或者齿的末端在将支承套安装到球窝关节内后向内向着球头轴 的中轴线定向并彼此具有距离。
3.按权利要求1或2所述的球窝关节，其特征在于，凹部V形构成。
4.按权利要求2所述的球窝关节，其特征在于，齿或者锯齿梯形构成。
5.按权利要求2-4之一所述的球窝关节，其特征在于，凹部的深度与宽度或锯齿或者 齿的距离的比约为2/3到1/3。
6.按前述权利要求之一所述的球窝关节，其特征在于，变形成支承套形状的板带末端 彼此具有分离缝(9)类型的距离。
7.按权利要求6所述的球窝关节，其特征在于，分离缝(9)在0.3到0.7mm之间。
8.按权利要求6或7所述的球窝关节，其特征在于，分离缝(9)为0.5mm。
9.按前述权利要求之一所述的球窝关节，其特征在于，支承套部分G、5)由不同的材 料或者材料成分形成。
10.按前述权利要求之一所述的球窝关节，其特征在于，支承套(6)由多个支承套部分 (4,5)组成及至少一个支承套部分G、5)由金属形成。
11.按权利要求10所述的球窝关节，其特征在于，支承套部分0、幻由复合材料组成并 由具有至少一个塑料层(8)的板带(7)形成。
12.按前述权利要求之一所述的球窝关节，其特征在于，至少一个支承套部分(4、5)具 有锥形接触面(10)，该支承套部分利用该接触面支承在外壳(1)的对应内表面(11)上。
13.用于制造按前述权利要求之一所述球窝关节的支承套的部件的方法，其特征在于 下列方法步骤-由板带⑵制造带状的支承套坯料，-借助分割方法在支承套坯料(7)的纵侧上加工出锯齿状或者齿状轮廓，从而支承套 坯料(7)具有支承套(6)展开的几何形状，-使支承套坯料(7)变形，从而形成具有球形支承面的支承套(6)或具有球形支承面的 支承套部分G、5)。
全文摘要
提供一种用于汽车的球窝关节，具有外壳(1)和球头轴(2)，其关节球头(3)可旋转和摆动支承在支承套(6)内。依据本发明，支承套(6)包括具有凹部和用于形成支承套变形的板带。此外介绍一种用于制造这种球窝关节的支承套部件的方法。
文档编号F16C11/06GK102132051SQ200980133624
公开日2011年7月20日 申请日期2009年8月11日 优先权日2008年8月27日
发明者D·佐科利斯, F·格伦德曼, S·阿勒特 申请人:Zf腓特烈港股份公司