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