球窩連接元件及其成形方法

2023-06-15 20:11:46 2

專利名稱：球窩連接元件及其成形方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的球窩連接及其 方法。
技術背景球窩連接用於大量鵬中，以麟將運動從一個連接元州專送到另一條 接元件的樞轉連接，其，特別是在運動傳送期間連接元件的1系變化時。典型 應用中的發明如圖1所示，其示出用於，，例如汽車，可操縱皿懸架的輪 的轉向裝置。僅示出了 轉向系統，因為本領J^術人員考慮，根據本發明 的球窩連接結構及製造可用於這種結合。本領域技術人員同樣離，根據本發 明的球窩連接元件結構及構造育辦用於其j蝶用常規類型接合的結構。糊轉向系統，通常如ll所示，包括轉向輪12，其以已知方式布置在車 輛駕駛室內。如上戶皿 大部分未示出，以便使本發明的基本應用更易理解。 轉向輪12連接於轉向軸13的上端，其通常至少部分的沿駕te外側延伸到車 輛發動機艙。 匕連接於轉向機構箱14，以便有^^制轉向臂15的轉動。轉向臂15 的外端，以後面戶艦方式，帶A^窩連接元件，其根據本發明構織常由附圖 豐射己16指示，將如後面所述，球窩連接16為一聯接系統形成一萬向樞,接，聯接系統包^接於球 窩連接16的連接17、 18和19，，連接的直接連接端,樞軸連接。最終樞 軸連接於支撐元件21，其軸5肢撐輪子22，以便輪子繞輪軸轉動並且便於懸架 和轉向運動，如本領域公知的。iMLbi描述，顯而易見的是，球窩連接必須能夠在連接的元件之間M: 最小的摩麟供光滑的傳動。同樣招艮多應用中，例如糊轉向連接中，球窩 連接必須是堅固的且重量輕的。後者重量輕的要求是因為，其作為形i^支撐 在彈簧上的重量的1分。同樣需要堅固的材料具有低製造赫。圖2示出的現有技術試圖實現這些目的。i^型的球窩連接大量用於:ffi 的轉向系統中，並且公開號為JP-A-2005-31605的日本專利申請作為典型代表。該現有技術類型的球窩連接的實質部分大體包括，球窩連接元件ioi，其可轉動 的容納砂卜殼102中。球窩連接元件101包括光滑的球部101aSl連接軸101c， 球部具有球鵬動表面lOlb,該表面適於軸頸連接在外殼102內，連接軸101c 從光滑球部101a的部分沿徑向延伸。近來，已經發現在這種球窩連接中，需^>過多的材料以便節約資源並 減小重量。一種用於該目的已知的方法是，在球窩連接元件101的光滑球部101a 中衛艦小重量的孔101d。該孑Ui過l^m加工自連接軸101c的相對側軸向 延伸。然而，如果麟連接元件101中的廳孔101d的直徑擴大，以便ji^Mm， 光滑球部的滑動表面區繊繊小，結果可能限制連接軸的轉動角度。由此，重 量MS孔101d尺寸的加大是有限制的。或者，如果可以採用切害ij工具刀頭插入 穿過重量離孔101d的開口，艦加工內側表面101b擴大重量離孔101d，機 加工的步驟的數量將增加並且成形時間也增加，這將是增加製造成本的因素。 由此，這種方法船隹實現。由此，本發明的主要目的是Jii共一種重量離的、堅固的球窩連接，其具 有較大球形表面並且其，方法具W^低成本。 發明內容本發明的首要特徵是，其適於應用於球元件中，其用於辦n職的樞織 接由一^Hte^j牛形成，該^5:件包括球部和頸部，球部適於樞轉連接於形成 在連接元件之一上的凹 窩，頸部適於緊固於其他可樞lf^接元件的配 合開口，所述球元f^員部具有幵娥與戶;f^球部和頸部相配合的內部空腔，，並且 在兩端封閉。本發明的另一特徵是，適於應用於形自元件的方法，所述球元件用於由 一個斜蟲零件形成的辦n球窩的樞,接，其包括球部和頸部，球部適於樞轉連接到,ite相連元件中的一個形成的球槽內，球窩一體的頸部適於緊固到 其他樞,接元件的相應開口 。該方法還包括將金屬固體圓樹Wt為一體的 球體和頸部的步驟，其331,步驟形成具有封閉的球形和圓柱形空腔的球部 和頸部。


圖i是表示採用本發明的典型實施方式的透視圖。圖2是標現有技術的球窩連接元件的，纖面圖。
圖3是根據本發明實施方式，應用本發明的球窩連接，^^頁端看的透視圖。 圖4是根據本發明實施方式，從^ 的麟連驗視圖。 圖5是在形成最終產品之前，,材料的橫截面圖。 圖6是與本發明結合的最終產品的橫截面圖。
圖7是一系列M面圖，示出在不同,步驟中，球窩元件皿的上部， 和進行鵬步驟中鍛模低端部分。
具體實施例方式
現在詳細的參照附圖並從附圖3和4開始，這些是根據本發明構造並製造 的球窩連接元件的透視圖。這種新的球窩連接元件ilil附圖標己31指代，其通 過參照圖5-7的簡述方式製成，並且由光滑球部32和連接軸部分33構成，球部 32具有球形軸頸支撐表面，連接軸部分33設置成從光滑球部32的外表面沿徑 向突出。光滑球部32和連接軸部分33 M5i採用上面提至啲下面將描述的方式， 對鍛造產品應用機加工過程，例如切割、旋轉和其他塑造形成過程，進行製造。
連接軸部分33，如圖3和4所示，具有附加部分33a容納防塵罩(未示出)， 和外螺紋部分33b以用於連接到相關的連接件，例如連，妾件17、 18、 19和21 (圖 1)。附圖^H己33c表示凸緣，其作為附加部分33aSJ外螺紋部分33b之間的隔離 物。附圖iH己33d^l用扳手，其容納形鵬軸端車由中心的孔。圓形平面32e 設置在光滑的球部32上，在連接軸部分33的相對"ii上，以便艦塑造娜 的效率，還設置一形成凹進32f，以便在模具殘留部分中定位操作。
圖5是糹頓成形的園坯材料34的橫截面圖，從如圖7所^t31程到圖6 中所示的橫截面最終完成的,連接31 。
現具體參照圖6，附圖標己35指代形^,產品31的內側表面的減重 空間。減重空間35 m將一球形空間35a^卩伸長的圓柱空間35b相連而形成一 單一的空間，所述的球形空間35a大約與外表面同中心，以，成有大約恆定的 壁厚，伸長的圓柱空間35b與連接軸部分33同軸。附帶說明，在將在下面具體 描述的制ita程中，會出現在球形空間35a內部的環形，lJ材料肋部31b。
如上戶皿，戶7M元件的重MiM:球窩連接元件16位於光滑球部32和連接 軸部33之間大鵬外表面微的區域減小，以形成空間35。因此，辦腫量減 小到實際的最小值。根據該實施方式，稱重65克的不具有減重的傳統產品自到45克。itw卜，由於重量離不^3M:砂卜表面造成凹進形成的，結果得到與 傳統產品同樣的外形，因此沒有削弱傳統產品提供的功能和作用。
實際的形成過程( )將在下面詳細描述，首先M參照圖7的多個視 圖，在該圖的底部際出了在齡步驟細的l^iX具，在該圖的上部示出了
M這些工具形成的毛坯。這些步驟l,編號，但需要注意的是，本領域技術 人員可在不背離本發明的情況下採用不同步驟和/或頃序。
鵬加工主要在第一步驟中l頓所謂的兩件式分離模，該模設置成沿煩
的軸向在球形皿毛坯34的兩側彼此相向和分離移動。最後兩步採用一三件式 分離模。A^f周知，兩件式分離模具有在分離模劄牛的相對表面形成的模面， 這些模件相對於坯料34的軸向彼此相向和分離移動。三件式分離模的第三模插 入在兩個分離模件之間。在該實施方式中，三件式分離模的第三模由可在徑向 分離的多個模件組成。
現具體參照圖7所示的步驟，在圖7 (1)所示的第一步驟中，S31—對模 具形成,毛坯34，目模具的壓模41和接收模42可彼此相向和分離移動， 以形成第一粗糙的子彈形的部分加工件43，作為一整體，其一端具有半圓外形 的，部分43a，另一端形成有淺的圓形凹進部分43b。最初的] ^壓模41 和接收模42內進行使材料光滑流動，從而減小應力並便於在下一步驟中的成形。
在下面的第二步驟中，部分加工的工件43 1 模44和接收模45加 工。部分成形的工件43被插入，如圖7 (2)所示，並且容納在接收模45內， 接收模45具有半圓形內底。此後，工件的凹進46b和環壁46ail31衝孑L形推模 44擠壓延伸。其產生的伸長圓筒麟似容器形狀的第二部分加工的工件46，具 有圓柱形壁部分46a圍繞軸向孔46b，孑L具有上端開口和大體半圓形的與圓, 壁部分46a^目連的底部46c。事實上，形員似容器的部件的步驟與傳統形成方 法沒有多大區別。
第三步驟，如圖7 (3)所示，構成本發明的一^t4寺徵。在所示的圖中，採 用擠壓模47和接收模48 。第二部分加工的工件46的底部46c支撐在接收模48 內，接收模48具有半圓形的模面，其直徑稍大於底部46c。衝孔形擠壓模47的 直徑稍大於軸孔46b，並且擠壓拉伸出圓柱形壁部46a的圓形內側表面，以{1^ 成之後減小壁厚的圓柱形壁部49a，同時增加內部直徑49b。在擠壓模47擠i!A^前形成工件46的過程中，其努力抵抗接ii^莫48的 模面擠壓，底部49b向外凸出。同時，圓柱形壁部46a的部分材料^A凸出部分 ,散到模48內，以至形成近似球形的底部49b。
同樣，在利用擠壓模47擠壓的過程中，用拉模47的前端表面，使過剩的 材半41皮擠出圓1^ 部46a的內側表面，當擠壓模47收回時ai啲材料留下， 以形成/Ai宦部44b的附近向內流入的，環形OTlj材料部分49c。以這種方式， 第三步驟的半加工的工件49形成有大體球形的底部49b，球形底部49b3I^賣到 薄的圓tt^壁部49a的一端。
下面，在第四步，如圖7 (4)示出，由第三步驟加工的部分加工的工件 49 M接收模51和擠壓模52加工，接收模51具有半球形接收表面，這將在下 面詳細描述，擠壓模52朝向和遠離接收模51移動。
擠壓模52的模面，如圖的下半部所示，具有內側直徑增加的三個階梯部 分52a， 52b， 52c，和頂部52d。頂部52d承截由向延伸凸出部分52e，凸出部分 52e形成有圓^A角形杆狀，期每在下面描述。
如上戶皿，接收模51的底部中心的半球形接收表面，包括具有較小直徑 的大體平坦部分51a，該大體平坦部分51a具有凸出自平坦部分51a的中心的小 半球凸出部51b。 ltW卜，在模的內側表面和半加工工件的表面之間存在空間，用 於接收在緊閉^t31程中溢出的材料。此材豐被收區域用附圖fei己51c指代。
因此，當擠壓模52朝向接收模51移動，薄圓ftM部49a的外表面被向上 拉，以形成更小直徑部分54。同時，圓ftH部31的上端部^151壓模52的半 球形頂部52d壓下，並且當向內徑向彎曲時沿壁表面流動。因此，當外直徑收縮 時壁厚大，加。此時流動的部分材料流入凸出元件52e下，並且其前端部分圍 繞軸中心相互艦，幾乎關閉開口。由此，形成預先孔54a用於之後接合孔19d 的機加工。
此外，在拉伸步5紐程中，3!31壓模52施加的擠壓力在薄圓瞎部分49a 和軸形小直徑部分54之間形成臺階部分54b。定位在臺階部分54b下面的部分 小直徑部分49a，被推到底部49b，雜之前的步驟中擴大，以至其外圍部^i 一步擴展形^&文大的底部53b。
這時，設置在接收模51的平底51a上的小凸出51b穿入並且軸向支撐第四 步驟的半加工工件53。這樣在在基底部形成一凹進53c，其在形成步驟後保持在平面53d的中心。此外，附圖^i己51c指代存在於模內側表面和半加工工件表 面之間的空間，以便接收在緊閉鍛壓步M程中溢出的材料。
以這種方式，在這樣的情況下，即在製造接收模51的半辦莫面時，其直 徑相對底部37的設計尺寸留有餘地，第四半加工工件53具有進一步擴大的球 形部分53a，其簡單;tH用模具形成，當垂1J1縮支撐在軸部上下的第三步驟的 半加工工件49時，該模具限制其外形。
接下來，在第五步驟，如圖7 (5)戶際，在之前步驟中得到的第四半加工 工件53，進一步在軸向壓縮，以使軸向長度變短而球形部分53a的外直^a— 步擴大到大約為最，造產品31的形狀。
這裡採用的，類似第四步驟(圖7 (4))中採用的模具，是接收模61和擠 壓模62，接收模61具有半球形底部以便支撐第四加工工件53的球形部分53a， 擠壓模62用於修正上部的形狀。
擠壓模62，類似擠壓模52，設置有臺階部分62a， 62b， 62c和用於形成接 合孔19d的杆狀凸出63。在接收模61的模面的底部上設置有小直徑的平面部分 61a^卩半球形小凸出61b。
因此，當接收模61和擠壓模62相互接近時，杆狀凸出63與第四半加工 工件53的預先孔54affi接合，以形成新的第五半加工部分55，並且半球形小凸 出61b與形成凹槽51b相接合，並且分別被支撐。
形成在擠壓模62的內側表面上的模面和凸出63被構造成用於形成端部 33b和工具接收孔33d的最終形狀。因此，當圖7 (5)的擠壓步驟完成，球形凸 出55a的上部，圍繞杆狀凸出63和臺階部分55b的部分材糾，硬地壓下，並 且圍繞工具接收孔33d的材料被加工^^需微。同時， 一些薄圓t遞部55c擠 入球形部55a的上部。
同時，比形鵬球形部分53a內側的31f附料部分55c厚的下面部分，其直 徑擴大並引入薄圓ftH部55a，壁部流到辦耐料部分55c。以這種方式，得到 具有直〗SS—步增加的球形部分53a的第五半加工工件55。
如圖7 (6)所示最終的，第六步驟。該步驟採用兩個模，^沿軸向分開 (接收模71、和擠壓模72)。插A^兩個模(71和72)之間是第三個分離模73。 分離模73由三件組成，該三件在圓周方向分離並在徑向相對於工件55的軸移動，以形成最終職的工件33。附圖標己74指iW狀凸出，^^似用於之前步 驟中的杆狀凸出63。該凸出74固定於擠壓模72。
最初，第五半加工工件55的成形凹槽51b與接收模71的小凸出76b相接 合。然後模71、 72和73相互艦。
其包括使工件55的小直徑凸出54與擠壓模72的臺階部分接合。然後， 當沿徑向相對於小直徑凸出54壓緊壓模73時，擠壓模72朝向模73前進。由 此，材料從圓柱鵬部49af口小直徑部分54^A至鵬進73a，凹進73a設置在壓 模73中。由於材料注入凹進73a，材料凸出以形，狀凸緣33c，以使lgit產 品32完成。帶螺紋的部分33b然後以適當方式加工。
AU^中顯而易見的，戶腐方法和驢衝共低成本的球窩連接元件。然而， 本領域技術人員可以理解，在不背離如權利要求所述的本發明範圍的情況下， 所採用的方法和裝置可使用多種變換和變形。
權利要求
1、一種用於球和接合處樞轉連接的球元件，所述球元件由單件形成，該單件包括球部和頸部，球部適於可樞轉地連接在互補的球窩內，球窩由將要連接的元件之一形成，頸部適於固定地固定在將要被樞轉連接的另一元件的互補的開口，所述球部和所述頸部具有內部空腔，其形狀與所述球和頸部互補，並且在兩端封閉。
2、 如權利要求1所述球元件，其特徵在於，球部和頸部空腔相互開放連接。
3、 如權利要求i戸;m球元件，其特徵在於，頸部在其兩端的中間部分形 成直徑擴大的環形突起。
4、 如權利要求1所述球元件，其特徵在於，球部形成有位於頸部軸線上 的小凹進。
5、 如權利要求4所述球元件，其特徵在於，頸部在其兩端的中間部分形 皿徑擴大的環形，。
6、 如權利要求5所述球元件，其特徵在於，球部形成有位於頸部軸線上 的小凹進。
7、 一種形成球元件的方法，該球元件用於球和接合處樞,接，球元件 由一單件形成，該單件包括球部和頸部，球部適於可樞轉地連接在球窩內，球 窩由將要連接的元件之一形成，頸部適於固定地固定在將要被樞轉連接的另一 元件的互補的開口，該方法還包括如下步驟，將金屬的固體圓柱件鍛造為一體 的 卩頸部，其M鍛造步驟球部和頸部具有互補的封閉的球形和圓,空腔。
8、 如權禾腰求7戶脫方法，其特徵在於，麟步驟包^t圓ft^空腔 的最初步驟，所述空腔通過金屬的圓柱件的一端開口，以及之後通過另1造 步驟封閉其開口。
9、 如權禾腰求7戶脫方法，其特徵在於，麟步驟包括在3^賣麟步驟 中形，部的步驟，其中外直〗SI漸增大。
10、 如權利要求7戶，方法，其特徵在於，g步驟包括圓柱部分的一端 的直頓漸減小的步驟。
11、 如豐又利要求10戶;f^^"、法，其牛寺徵在於，,步驟包 5^圓豐 空腔的最初步驟，該空腔通過金屬的圓柱件的一端開口，以及之後通過另一娥造步 驟封閉其開口。
12、 如權禾腰求11戶腿方法，其特徵在於，鵬步驟包括在遊賣鵬步驟 中形成球部的步驟，其中外直^^漸增大。
13、 如權利要求12所述方法，其特徵在於，鍛造步驟逐漸增加球部中的空 腔直徑。
14、 如權利要求13戶腿方法，其特徵在於，鵬步翻一步在圓柱部的端 部之間形成圓柱體的擴大部。
全文摘要
一種改進的，重量輕的，用於通用連接的球窩元件及其形成方法，球窩元件在球部和連接部分都具有內部凹進，以便提供高強度和輕重量，所述方法通過改進的鍛造過程，採用改進的鍛模形成該球窩。
文檔編號F16C11/06GK101298876SQ20071016489
公開日2008年11月5日 申請日期2007年10月18日 優先權日2006年10月18日
發明者西尾正之, 西尾真一, 西尾真之, 西尾達也 申請人:西尾精密株式會社