專利名稱：球窩接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球窩接頭，并且更具體地涉及一種適合用作車輛懸架系統(tǒng)的接頭的球窩接頭。
背景技術(shù)：
已經(jīng)公知一種球窩接頭，其包括具有球形頭部和桿部的球頭螺栓以及經(jīng)由球座與球頭螺栓的球形頭部結(jié)合的承窩，并且其中球頭螺栓可以繞球形頭部的球心相對于承窩轉(zhuǎn)動。例如在日本專利申請公開No.H11-182530中示出了這樣的球窩接頭。
在該公開文獻中公開的球窩接頭中，球座緊固到承窩，并且球頭螺栓的球形頭部由形成在球座上的球面可滑動地支撐。在此球窩接頭中，如果球頭螺栓的球形頭部和球座之間產(chǎn)生的摩擦接合力被設(shè)置得較高，則當球頭螺栓繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)角(度)和轉(zhuǎn)矩(Nm)具有如圖4中的特征線a所示的關(guān)系。如果球頭螺栓的球形頭部和球座之間產(chǎn)生的摩擦接合力被設(shè)置得較低，則該關(guān)系變化為如圖4中的特征線b所示。
附帶地說一下，球頭螺栓的球形頭部和球座之間的摩擦接合力可以通過改變球座的材料(摩擦系數(shù))、球頭螺栓的球形頭部和球座之間的接合力(表面壓力)、置于球頭螺栓的球形頭部和球座之間的油脂等來改變。但是，無論如何，直到轉(zhuǎn)矩達到設(shè)定值(例如圖4中的Ta、Tb)，球頭螺栓才相對于球座和承窩旋轉(zhuǎn)。由此，在這樣的球窩接頭被應(yīng)用到構(gòu)成車輛懸架系統(tǒng)中方向盤的中心立軸的部分的情況下，可能不能獲得滿意的轉(zhuǎn)向感，因為直到轉(zhuǎn)矩達到設(shè)定值(例如圖4中的Ta、Tb)球頭螺栓才旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
完成本發(fā)明以解決上述的問題，并且本發(fā)明提供了一種球窩接頭，其包括具有球形頭部和桿部的球頭螺栓、經(jīng)由球座與所述球頭螺栓的球形頭部結(jié)合的承窩，其中所述球頭螺栓能夠繞所述球形頭部的球心相對于所述承窩轉(zhuǎn)動。所述球窩接頭還包括彈性變形允許裝置，用于允許球座在繞所述桿部的中心軸線的旋轉(zhuǎn)方向上彈性變形。在與所述彈性變形允許裝置對應(yīng)的區(qū)域中，使所述球形頭部和所述球座之間產(chǎn)生的摩擦接合力大于所述球座和所述承窩之間的摩擦接合力，由此當所述球頭螺栓繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)時，在所述球形頭部相對于所述球座開始滑動之前，在產(chǎn)生較大摩擦接合力的區(qū)域中所述球座在旋轉(zhuǎn)方向上彈性變形。在這種情況下，所述彈性變形允許裝置可以是形成在所述球座中的多個切口。
在此球窩接頭中，當所述球頭螺栓繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)時，在旋轉(zhuǎn)開始時也就是在所述球形頭部相對于所述球座開始滑動之前，在產(chǎn)生較大摩擦接合力的區(qū)域中所述球座可以在旋轉(zhuǎn)方向上彈性變形。由此，轉(zhuǎn)矩可以隨著轉(zhuǎn)角逐漸增加，由此根據(jù)轉(zhuǎn)角可以產(chǎn)生合適的轉(zhuǎn)矩。
因此，在以上的球窩接頭應(yīng)用到構(gòu)成車輛懸架系統(tǒng)中的方向盤中心主軸的部分的情況下，在開始轉(zhuǎn)向操作時(在球頭螺栓的旋轉(zhuǎn)開始時)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩)可以隨著轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角(球頭螺栓的轉(zhuǎn)角)逐漸增加，以由此改善轉(zhuǎn)向感。
當實現(xiàn)本發(fā)明時，所述球座可以由分別具有大摩擦系數(shù)和小摩擦系數(shù)的材料構(gòu)成。在旋轉(zhuǎn)方向上的彈性變形被所述彈性變形允許裝置允許的區(qū)域中，大摩擦系數(shù)的材料部分地設(shè)置在與所述球形頭部接合的部分處，小摩擦系數(shù)的材料設(shè)置在與所述承窩接合的部分處。在旋轉(zhuǎn)方向上的彈性變形不被所述彈性變形允許裝置允許的區(qū)域中，大摩擦系數(shù)的材料設(shè)置在與所述承窩接合的部分處，小摩擦系數(shù)的材料設(shè)置在與所述球形頭部接合的部分處。
在這種情況下，因為所述球座可以由具有大摩擦系數(shù)和小摩擦系數(shù)的材料形成，所以可以以低成本制造所述球窩接頭，并且所述球窩接頭的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩的特性可以通過選擇設(shè)定所述球座的材料的摩擦系數(shù)來容易地設(shè)置和改變。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的球窩接頭的實施例的豎剖前視圖。
圖2是圖1中所示的球座的前視圖，其中其右半部分被豎剖。
圖3是示出由圖1所示球窩接頭所獲得的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線圖。
圖4是示出由傳統(tǒng)球窩接頭所獲得的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線圖。
具體實施例方式
將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的球窩接頭。實施例的球窩接頭10包括球頭螺栓11、球座12、承窩13、座14、蓋15以及防塵蓋16。
球頭螺栓11具有球形頭部11a和桿部11b，并經(jīng)由球座12與承窩13在球形頭部11a處結(jié)合。由此，球頭螺栓11能夠繞球形頭部11a的球心O1相對于承窩13旋轉(zhuǎn)。球頭螺栓11由金屬形成，錐形部分11b1和外螺紋部分11b2形成在桿部11b上。球頭螺栓11與車輛懸架系統(tǒng)的關(guān)節(jié)(或控制臂)在桿部11b處結(jié)合。
在球頭螺栓11組裝到承窩12之前，球座12預(yù)先地組裝到球頭螺栓11的球形頭部11a，并且在球座12與球頭螺栓11一體的狀態(tài)下將球座12組裝到承窩13。如圖1和2所示，球座12由樹脂元件12a、和樹脂元件12b與12c組成，樹脂元件12a具有較小的摩擦系數(shù)并采用空心球的形式，而樹脂元件12b和12c每個都具有較大的摩擦系數(shù)并采用帶的形式。八個切口S形成在樹脂元件12a和12b中。
空心球形樹脂元件12a在一端處(圖1中的上端)有開口12a1，在其另一端處具有通孔12a2用于存儲油脂(未示出)。樹脂元件12a的外周在朝向開口12a1的一側(cè)與承窩13的球面13a1可滑動地接合，并在朝向通孔12a2的一側(cè)與座14的球面14a可滑動地接合。樹脂元件12a的內(nèi)周，除了布置帶狀樹脂元件12b的部分，與球形頭部11a的球面可滑動地接合。由此，允許樹脂元件12a繞球頭螺栓11的桿部11b的中心軸線L旋轉(zhuǎn)。
帶狀樹脂元件12b固定到樹脂元件12a的朝向開口12a1一側(cè)的內(nèi)周。樹脂元件12b的內(nèi)周與球頭螺栓11的球形頭部11a的基端部分(圖1中的上端部分)的外周可滑動地接合。同時，由與帶狀樹脂元件12b相同的材料形成的帶狀樹脂元件12c固定到樹脂元件12a的朝向通孔12a2一側(cè)的外周。樹脂元件12c的外周與座14的球面14a可滑動地接合。
切口S用作彈性變形允許裝置，用于當球頭螺栓11和球座12互相結(jié)合時允許球座12增大開口12a1。此外，在圖1所示的組裝狀態(tài)下，切口S用作彈性變形允許裝置，用于允許在繞球頭螺栓11的桿部11b的中心軸線L的旋轉(zhuǎn)方向上的彈性變形(見圖2中的假想線)。切口S在開口12a1的圓周方向上以均勻的間隔設(shè)置。
承窩13由金屬形成，并具有用于接收球座12和座14的桿孔13a以及環(huán)形槽13b。球面13a1形成在桿孔13a的一端處，并與球座12的開口12a1側(cè)端部(圖1中的上端部分)的外周可滑動地接合。此外，在桿孔13a的徑向方向上延伸的臂部(未示出)與承窩13一體地形成。承窩13經(jīng)由臂部與車輛懸架系統(tǒng)的控制臂(或關(guān)節(jié))結(jié)合。
座14由樹脂材料形成，并組裝到承窩13的桿孔13a以置于球座12和蓋15之間。上述球面14a形成在座14的一個端部處，并且與球座12的通孔12a2側(cè)端部接合并支撐球座12的通孔12a2側(cè)端部的支撐表面14b也形成在該端部上。此外，與蓋15的一側(cè)接合并由其支撐的接合表面14c形成在座14的另一端部上。
由金屬板形成的蓋15經(jīng)由其外周部分安裝到承窩13的桿孔13a端中，并通過彎曲承窩13的端部固定到承窩13。由此，蓋15用于相對于承窩13定位球頭螺栓11、球座12和座14，并防止這些元件脫落。
防塵蓋16由橡膠材料形成，并具有彈性，使得其能夠根據(jù)球頭螺栓11繞球心O1的轉(zhuǎn)動(旋轉(zhuǎn)和擺動)而形變。防塵蓋16在其一端處固定到球頭螺栓11的中間部分的外周，并在其另一端處固定地裝配到承窩13的環(huán)形槽13b。由此，防塵蓋16防止灰塵和/或水進入承窩13內(nèi)部的可滑動部分，并防止充入承窩13的油脂流到外部。
在具有上述結(jié)構(gòu)的本實施例的球窩接頭10中，在切口S允許旋轉(zhuǎn)方向上的彈性變形處于中性狀態(tài)(即球頭螺栓11的中心軸線L與承窩13的桿孔13a的中心基本一致的狀態(tài))的區(qū)域(圖1中的球座12的上端部分)中，具有較大摩擦系數(shù)的樹脂元件12b部分地設(shè)置在與球頭螺栓11的球形頭部11a接合的部分處，具有較小摩擦系數(shù)的樹脂元件12a設(shè)置在與承窩13接合的部分處。由此，球頭螺栓11的球形頭部11a和球座12的樹脂元件12b之間的摩擦接合力大于球座12和承窩13之間的摩擦接合力。
在未設(shè)置切口S的區(qū)域(圖1中的球座12的下端部分)中，具有較大摩擦系數(shù)的樹脂元件12c設(shè)置在與座14接合的部分處，具有較小摩擦系數(shù)的樹脂元件12a設(shè)置在與球頭螺栓11的球形頭部11a接合的部分處。由此，球頭螺栓11的球形頭部11a和球座12之間的摩擦接合力小于球座12的樹脂元件12c和座14之間的摩擦接合力。
此外，使球座12的樹脂元件12c和座14之間的摩擦接合力大于球頭螺栓11的球形頭部11a和球座12的樹脂元件12b之間的摩擦接合力。由此，在球頭螺栓11的球形頭部11a相對于球座12的樹脂元件12b開始滑動之前，球座12的樹脂元件12c不會相對于座14開始滑動。
由此，當球頭螺栓11繞中心軸線L旋轉(zhuǎn)時，在球形頭部11a與具有較大摩擦系數(shù)的樹脂元件12b接合處，也就是在較大摩擦接合力的部分處，在開始旋轉(zhuǎn)時，也就是在球頭螺栓11的球形頭部11a相對于球座12的樹脂元件12b開始滑動之前，球座12的樹脂元件12a在旋轉(zhuǎn)方向上如圖2中的假想線所示地彈性變形。
結(jié)果，在本實施例的球窩接頭10中，當球頭螺栓11繞中心軸線L旋轉(zhuǎn)時，在球形頭部11a與具有較大摩擦系數(shù)的樹脂元件12b接合的部分處，也就是在較大摩擦接合力的部分處，在開始旋轉(zhuǎn)時，也就是在球形頭部11a相對于球座12的樹脂元件12b開始滑動之前，球座12的樹脂元件12a能夠在旋轉(zhuǎn)方向上彈性變形。由此，如圖3中的特征線A所示，隨著轉(zhuǎn)角增大，轉(zhuǎn)矩可以以傾角θ逐漸增加。
由此，本實施例的球窩接頭10在轉(zhuǎn)向操作開始處(在球頭螺栓11開始旋轉(zhuǎn)處)能夠隨著轉(zhuǎn)向角(球頭螺栓11的轉(zhuǎn)角)逐漸增加轉(zhuǎn)向扭矩(轉(zhuǎn)矩)，以由此改善轉(zhuǎn)向感。
在圖3中，轉(zhuǎn)矩開始以傾角θ增加的時間點與球座12的樹脂元件12a和承窩13之間的滑動開始的時間點(當轉(zhuǎn)矩與設(shè)定值T1相符時)一致。此外，圖3中當轉(zhuǎn)矩停止以傾角θ增加的時間點與球頭螺栓11的球形頭部11a和球座12的樹脂元件12b之間的滑動開始的時間點(當轉(zhuǎn)矩與設(shè)定值T2(T2＞T1)相符時)一致。
在本實施例的球窩接頭10中，球座12由小摩擦系數(shù)的樹脂元件12a和每個都是大摩擦系數(shù)的樹脂元件12b與12c組成。因此，球座12可以以較低成本形成，并且因此，可以以較低成本制造球窩接頭10。此外，球窩接頭10的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩的特性可以通過選擇設(shè)定用于形成球座12的樹脂元件12a、12b和12c的摩擦系數(shù)來容易地設(shè)定和改變。
在上述的實施例中，球座12的樹脂元件12a的摩擦系數(shù)設(shè)定為較小，而球座12的樹脂元件12b和12c的摩擦系數(shù)設(shè)定為較大。由此，在設(shè)置切口S的區(qū)域中，球頭螺栓11的球形頭部11a和球座12的樹脂元件12b之間的摩擦接合力變得大于球座12的樹脂元件12a和承窩13之間的摩擦接合力；在沒有設(shè)置切口S的區(qū)域中，球頭螺栓11的球形頭部11a和球座12的樹脂元件12a之間的摩擦接合力變得小于球座12的樹脂元件12c和座14之間的摩擦接合力。但是，上述不同的摩擦接合力的產(chǎn)生可以通過改變承窩(13)和座(14)的材料的摩擦系數(shù)來進行，或通過除了改變摩擦系數(shù)的其它方法，例如通過使各個接合部分的形狀彼此不同來進行。
在上述的實施例中，球座12由小摩擦系數(shù)的空心球形樹脂元件12a和大摩擦系數(shù)的帶狀樹脂元件12b和12c來構(gòu)成，并且切口S形成在球座12的球形樹脂元件12a和帶狀樹脂元件12b中。但是，例如，可以使用小摩擦系數(shù)的成對的上、下空心半球形樹脂元件，代替球座12的球形樹脂元件12a，其中切口設(shè)置在空心半球形樹脂元件的互相對接的端部處(在球窩接頭的中間部分)。
在這種情況下，具有大摩擦系數(shù)并采用帶狀的樹脂元件設(shè)置在各個空心半球形樹脂元件的對接端部的內(nèi)周上；具有大摩擦系數(shù)并采用帶狀的樹脂元件設(shè)置在上空心半球形樹脂元件的上端部的外周上；具有大摩擦系數(shù)并采用帶狀的樹脂元件設(shè)置在下空心半球形樹脂元件的下端部的外周上。很明顯，在這種情況下，不同的摩擦接合力可以通過改變承窩(13)和座(14)的材料的摩擦系數(shù)來產(chǎn)生，而不用以上述的方式改變球座(12)的材料的摩擦系數(shù)。
在上述的實施例中，球座12由小摩擦系數(shù)的空心球形樹脂元件12a和大摩擦系數(shù)的帶狀樹脂元件12b和12c構(gòu)成(也就是整個球座由樹脂形成)。但是，球座的材料和形狀可以自由地確定。例如，球座(12)的材料可以通過使用樹脂和摩擦材料的組合、樹脂和金屬的組合或金屬和摩擦材料的組合來形成，并且不限于上述的實施例。很明顯，也可以對承窩(13)和座(14)進行材料和形狀的這種選擇和設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種球窩接頭，包括具有球形頭部以及桿部的球頭螺栓、經(jīng)由球座與所述球頭螺栓的球形頭部結(jié)合的承窩，其中，所述球頭螺栓繞所述球形頭部的球心相對于所述承窩轉(zhuǎn)動，其特征在于所述球窩接頭包括彈性變形允許裝置，用于允許所述球座在繞所述桿部的中心軸線的旋轉(zhuǎn)方向上彈性變形；在與所述彈性變形允許裝置對應(yīng)的區(qū)域中，使所述球形頭部和所述球座之間產(chǎn)生的摩擦接合力大于所述球座和所述承窩之間的摩擦接合力，由此當所述球頭螺栓繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)時，在產(chǎn)生較大摩擦接合力的區(qū)域中，在所述球形頭部相對于所述球座開始滑動之前，所述球座在旋轉(zhuǎn)方向上彈性變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球窩接頭，其中，所述球座由大摩擦系數(shù)的材料和小摩擦系數(shù)的材料構(gòu)成；在所述彈性變形允許裝置允許在旋轉(zhuǎn)方向上進行彈性變形的區(qū)域中，大摩擦系數(shù)的材料部分地設(shè)置在所述球座的與所述球形頭部接合的部分處，小摩擦系數(shù)的材料設(shè)置在所述球座的與所述承窩接合的部分處；在所述彈性變形允許裝置不允許在旋轉(zhuǎn)方向上進行彈性變形的區(qū)域中，大摩擦系數(shù)的材料設(shè)置在所述球座的與所述承窩接合的部分處，小摩擦系數(shù)的材料設(shè)置在所述球座的與所述球形頭部接合的部分處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球窩接頭，其中，所述彈性變形允許裝置包括形成在所述球座中的多個切口。
全文摘要
在球窩接頭(10)中，當球頭螺栓(11)繞其中心軸線(L)旋轉(zhuǎn)時，在初始旋轉(zhuǎn)階段，球座(12)能夠在旋轉(zhuǎn)方向上彈性變形，并且轉(zhuǎn)矩能夠響應(yīng)于轉(zhuǎn)角的增加而逐漸增加。在球座(12)的設(shè)置切口(S)的部分中，球頭螺栓(11)的球形頭部(11a)和球座(12)之間的摩擦接合力被允許大于球座(12)和承窩(13)之間的摩擦接合力。在繞球頭螺栓(11)的中心軸線(L)旋轉(zhuǎn)的過程中，在球形頭部(11a)在球座(12)的產(chǎn)生較大摩擦接合力的部分上開始滑動之前，球座(12)被設(shè)置成在旋轉(zhuǎn)方向上彈性變形。
文檔編號F16C11/06GK1906423SQ200580001780
公開日2007年1月31日 申請日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者島航太郎 申請人:豐田自動車株式會社