球軸頸的製作方法

2023-06-16 14:02:41

專利名稱：球軸頸的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於汽車的球節的球軸頸，其具有軸頸和與該軸頸相連的節球，其中在球軸頸中設有其中安裝有磁體的凹陷。此外，本發明還涉及具有這種球軸頸的球節。
由EP 0 617 260 A1已知一種用於汽車的球節，其中球頭插在球窩中。在球頭中安置有永久磁體，位於該永久磁體相對位置上的是設在球窩區域中對磁場敏感的傳感器。
由DE 101 10738 C1已知一種用於汽車的球節，其中具有銷部和球部的球頭銷以其球部可轉動和擺動地安置在設於外殼部中的球拱形安置部分中。在球部中設有永久磁體，其對面是具有兩個霍爾傳感片的傳感器元件。
在前述文獻中對在球軸頸中設置磁體沒有做出足夠的說明，因此可能會出現尤其是在製造工藝上的缺陷。當磁體在球軸頸中的固定不夠好時，溫度變化應力也可能導致出問題。此外，用於汽車的球軸頸通常用鐵磁性材料製造，就藉助於對磁場敏感的傳感器的磁場測量而言，這種鐵磁性材料會對該磁體產生的磁場的分布產生負面影響。尤其是可能決定性地在鐵磁性材料中出現磁通並且不能保證為磁場敏感的傳感器提供″足夠的場″。
從該現有技術出發，本發明的任務是提供一種適合成批製造的球軸頸，在該球軸頸中牢固安裝了磁體。此外在將鐵磁性材料應用於球軸頸時，就藉助於對磁場敏感的傳感器來測量磁場而言，還應避免該磁體產生的磁場的負面影響。
按照本發明，該任務通過具有權利要求1所述的特徵的球軸頸和具有權利要求21所述的特徵的球節來解決。優選的改進方案在從屬權利要求中給出。
本發明的用於汽車的球節的球軸頸具有軸頸和與該軸頸相連的節球，其中在球軸頸中設有其中安置有磁體的凹陷。在磁體外表面和凹陷內壁之間構造有間隙，該間隙中填充用於固定磁體的非磁性材料。
本發明的解決方案還在於設置多個凹陷或磁體，其中例如可在一個凹陷中設置多個磁體。
通過在磁體外表面和凹陷內壁之間構造的間隙中填充非磁性材料，可以使尤其是永久磁體的磁體在成批製造的範圍中在工藝上更加可靠地安裝在球軸頸中。此外，當球軸頸由鐵磁性材料製造時，就藉助於尤其是設置在球軸頸外面的對磁場敏感的傳感器來測量磁場而言，通過在間隙中環繞磁體設置非磁性材料，減小了對該磁體產生的磁場的負面影響。由非磁性材料實現的對磁場測量有利的磁場分布，使得藉助於該磁場測量能夠可靠和準確的查明磁體的位置。通過合適選擇非磁性材料還可以在溫度變化應力下補償磁體和球軸頸的不同的熱膨脹特性。
磁體可以這樣設置在凹陷中，使得在磁體和球軸頸之間沒有直接接觸。但優選地，磁體以其前端與球軸頸直接接觸，從而可以更簡單地將磁體安裝在球軸頸中。此時例如使磁體插入凹陷中具有這樣的長度，即使得其與球軸頸對著的端面貼接在凹陷的底面上。從而磁體的安裝相對於凹陷的縱軸是自調節的。此外在很大程度上排除了磁體翻倒。這種翻倒可以導致在通過磁場測量確定磁體位置時出錯。此外，當球軸頸由鐵磁性材料製造時，通過這種接觸得到對磁場測量有利的磁場分布。
球軸頸或節球在凹陷區域中也可以完全地由鐵磁性材料，優選地由鐵磁性鋼製造，而例如彈性青銅，鋁或合成材料，如聚醯胺(PA)或聚甲醛(POM)已經證明是適合用作非磁性材料的。但是在選擇材料時要注意不同的溫度膨脹係數，其在-40℃至120℃的溫度範圍中的作用並非無足輕重。此外合成材料具有吸收水分的危險。
下面給出在製造本發明的球軸頸時可以考慮的一些材料特徵參數溫度膨脹係數鋼0.0000161/℃(1/K)
溫度膨脹係數 鋁0.0000238 1/℃(1/K)溫度膨脹係數 合成材料PA 0.175E-4 1/℃(1/K)溫度膨脹係數 合成材料POM1.1E-41/℃(1/K)吸溼性PA1.7％吸溼性POM 0.8％吸水性PA0.2％吸水性POM 5.5％得出的聚醯胺的數值例如針對PA66。
磁體可以是圓柱形或截錐形的，其中凹陷的圓柱形構造證明是有利的。尤其是凹陷的內徑大於磁體的最大外徑。
在磁體為截錐形構造時，尤其是磁體的較小的端面背離球軸頸。這種構造的磁體對其磁場產生作用，從而為對磁場敏感的傳感器提供用於查明磁場的″更多的″場。其原因是與具有相同的磁場出口表面的圓柱形的磁體相比，它含有更高的與磁體體積耦合的能量。由此通過截錐形的構造在大的磁體體積時形成小的磁場出口表面。
通過採用非磁性材料構造出安置磁體的環，可以實現安裝的簡便性，該環可以和磁體一起固定地粘接在凹陷中。該環優選地由鋁或合成材料製造並且尤其是構成單獨的部件。
此外，環在凹陷中通過膠粘劑自動對中，其中採用半彈性的膠粘劑還保證在出現劇烈的溫度變化情況時連接也是牢固可靠的。這種膠粘劑可以補償環和球軸頸的不同的熱膨脹特性。作為膠粘劑例如可以採用紫外光硬化校，如果環是由紫外光能夠穿透的材料製造的話。如果環由合成材料製造，按照一個備選方案，環也可以直接地注塑到具有磁體的凹陷中。
磁體也可以完全地嵌入合成材料中，尤其是其中該合成材料壓鑄在磁體上。通過磁體和合成材料構成的整體尤其是單獨的部件並且可以粘接在凹陷和/或壓入凹陷中。這裡也可以使用紫外光硬化膠。或者，合成材料也可以注射在設有磁體的凹陷中。
按照本發明的另一種改進方案，磁性材料可以以其中插入磁體的衝壓彎件的形式構造。優選為金屬的衝壓彎件尤其是由彈簧青銅製造的並且可以與磁體一起壓入凹陷中。此外，衝壓彎件可以具有部分的彈性，這樣衝壓彎件在安裝狀態下彈性地支撐在凹陷的內壁上。磁體本身也可以壓入衝壓彎件中，其中磁體傳力地保持在衝壓彎件中。
衝壓彎件優選地為環形並且具有兩個同心邊和使該同心邊相互連接的連接片。由此可以將磁體安置在內邊內，其中外邊是支撐在凹陷的內壁上的彈簧。由於彈簧的彈性預張力和在球軸頸中的凹陷的內壁的表面粗糙性，由衝壓彎件和磁體構成的整體傳力地保持在球軸頸中。還可以將內邊或較小的臂嵌入合成材料套中，在合成材料套中還可以設置該磁體。
外邊可以通過自由空間分割成多個彈簧舌，其圍繞內邊設置並且支撐在凹陷的內壁上，以利用彈簧力構成傳力的連接。此時自由空間也可以一直延伸到連接片中。
本發明的任務此外還通過一種用於汽車的球節來解決，該球節包括球節外殼和在其中可轉動和擺動地支承的，具有軸頸和與該軸頸連接的節球的球軸頸，在該球軸頸中設有其中安置有磁體的凹陷。其中，在磁體的外表面和凹陷的內壁之間構成間隙，該間隙中填充用於固定磁體的非磁性材料。
按照本發明的球節的球軸頸可以用如按照本發明的球軸頸的相同方式進行改進。
以下根據優選的實施形式並參照附圖來說明本發明。附圖中所示

圖1本發明的球節的一個實施形式的截面視圖，圖2本發明的球軸頸的一個第一實施形式的截面示意圖，圖3本發明的球軸頸的一個第二實施形式的截面示意圖，圖4本發明的球軸頸的一個第三實施形式的截面示意圖，圖5本發明的球軸頸的一個第四實施形式的截面示意圖，圖6圖5所示實施形式的俯視圖，圖7本發明的球軸頸的一個第五實施形式的截面示意圖，
圖8圖7所示實施形式的俯視圖。
圖9在安裝磁體和非磁性材料之前本發明的球軸頸的截面示意圖，圖10圖9所示的球軸頸帶有插入的磁體但沒有非磁性材料時的截面示意圖，和圖11在安裝磁體和非磁性材料之前圖1所示的球軸頸的截面示意圖。
從圖1可以看到本發明的球節的一個實施形式的截面視圖，其中具有節球1和軸頸2的球軸頸3通過軸襯6的中間連接可轉動和擺動地支承在球節外殼5的內腔4中。球軸頸3的軸頸2通過開口7伸到球節外殼5的外部，並且在其背離球1的端部上帶有螺紋8。在球節外殼5的背離軸頸2的區域中，球節外殼5具有用蓋子9封閉的安裝開口7a，在蓋子對著節球1的面上沒有對磁場敏感的傳感器10。
節球1在其與蓋子9對著的區域中具有削平部分11，在該削平部分中構造有圓柱形的凹陷12，永久磁體13插入該凹陷中。凹陷12和永久磁體13延伸到節球1內部，其中在磁體13的外表面14和凹陷12的內壁15之間構造了填充有磁性材料16的間隙17。磁體13以其與球軸頸3對著的端面18貼接在凹陷12的底面19上並且經非磁性材料16固定在凹陷12中。如從圖中看到的，磁體13以其與球軸頸3背離的前端20從削平部分11突出少許。為了免受環境的影響，球節以通常的方式設有膜盒式密封件21，其通過張緊環22固定在球節外殼5上，並且以密封區域23密封地貼接在軸頸2上。
雖然按照圖1所示，磁體13是設在與軸頸2背離的節球1的區域中，但是也可以將磁體13設在球軸頸3的其它位置上。
從圖2可以看到本發明的球軸頸3的一個第一實施形式，其中由合成材料構成的環24和磁體13一起粘接在球軸頸3的凹陷12中並且磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上。所用的合成材料可以透過紫外光，其中膠粘劑通過紫外光的照射而硬化，這尤其有利於成批應用。環24和軸頸3之間沒有間隙，因此排除了可能的腐蝕源。
從圖3可以看到本發明的球軸頸3的一個第二實施形式，其中圓柱形磁體13完全地嵌入用壓鑄法製造的合成材料元件25中。由磁體13和合成材料元件25構成的整體被壓入球軸頸3的凹陷12中，其中磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上，由此提供一種安裝工藝簡單的整體牢固的部件。由於是壓入，因此可以不用膠粘劑，從而不必注意受紫外光硬化的膠粘劑的滴狀液態時間和乾燥時間。
從圖4可以看到本發明的球軸頸3的一個第三實施形式，其中截錐形的磁體13完全地嵌入用壓鑄法製造的合成材料元件25中。磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上並且從底面19開始隨著與該底面的間距的增加而錐形變窄。
從圖5可以看到本發明的球軸頸3的一個第四實施形式，其中圓柱形的磁體13被壓入由彈簧青銅構成的衝壓彎件26中。衝壓彎件26是環形的並且有兩個經連接片29相互連接的同心邊27和28。此時內邊27與磁體13的外表面14平行地延伸並且牢固地貼接在該外表面上，使得磁體13傳力地保持在衝壓彎件26中。在與球軸頸3對著的內邊27的端部上連接環形的連接片29，其過渡到外邊28中，該外邊沿著在球軸頸3中設置的凹陷12的內壁15延伸並且彈性貼接在該內壁15上。衝壓彎件26由此具有大約為U形的橫截面，其中由衝壓彎件26和磁體13構成的整體通過外邊28的彈力和內壁15的表面粗糙性傳力地保持在凹陷12中並且被防止掉出。此外，磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上。該實施形式具有很少的結構簡單且安裝容易的部件，其中當將球軸頸3應用於在其外殼內腔中施加有潤滑油脂的球節時，凹陷12的向外敞開的且沒有利用的區域可以附加地用作油脂儲槽。圖6示出了圖5所示實施形式的俯視圖，從中可以看到，圍繞內邊27的周圍，外邊28以及連接片29的一些部分是由自由空間29a中斷的。由此環繞內邊27構成多個彈簧舌28a，它們彈性地支撐在凹陷12的內壁15上。
從圖7可以看到本發明的球軸頸3的一個第五實施形式，其中，如在第四實施形式的情況下那樣，設有用於在球軸頸3的凹陷12中固定圓柱形磁體13的衝壓彎件26。由彈簧青銅製造的衝壓彎件26是環形的並且具有兩個經連接片29相互連接的同心邊27和28。與前述實施形式不同的是，衝壓彎件26的內邊27用通過合成材料壓鑄製造的合成材料套30圍住。此時內邊27完全位於合成材料套30的壁31之內，在其內腔中設有磁體13。在與球軸頸3對著的內邊27的端部上連接環形的連接片29，其過渡到外邊28中，該外邊沿著在球軸頸3中設置的凹陷12的內壁15延伸並且彈性地貼接在該內壁15上。衝壓彎件26由此具有大約為U形的橫截面，其中由衝壓彎件26、合成材料套30和磁體13構成的整體通過外邊28的彈力和內壁15的表面粗糙性傳力地保持在凹陷12中並且被防止掉出。此外，磁體13以其與球軸頸3對著的前端18貼接在凹陷12的底面19上。為了防止磁體13掉出，合成材料套30在其與球軸頸3背離的前端通過蓋子32封閉，該蓋子與合成材料套30整體構成同時與其一起用合成材料壓鑄法製造。該實施形式尤其容易安裝，其中如前述實施形式那樣，凹陷12的向外敞開的空間可以用作油脂儲槽。此外，磁體13通過單側封閉的合成材料套30保護而免受損壞。圖8示出了可以從圖7看到的實施形式的俯視圖，從中可以看到，圍繞內邊27的周圍，外邊28以及連接片29的一些部分是由自由空間29a中斷的。由此環繞內邊27或合成材料套30構成多個彈簧舌28a，它們彈性地支撐在凹陷12的內壁15上。
從圖9中可以看到在2至8中所示的球軸頸3處於初始狀態的情況，而圖10示出了具有圓柱形磁體13但沒有非磁性材料的球軸頸3。磁體13這樣插入在球軸頸中3構成的凹陷12中，使得其與球軸頸3對著的端面18貼接在凹陷12的底面19上並且設置在凹陷12的中心上，從而環繞著磁體13在其外表面14和凹陷12的內壁15之間形成用於安置非磁性材料的環形的間隙17。
根據本發明的球軸頸3的一種備選製造方法，不僅球軸頸3而且磁體13都可以用沒有圖示的壓鑄模的保持架來保持，其中作為非磁性材料應用的合成材料用壓鑄法注射在間隙17中。這樣例如可以製造與圖2所示的實旋形式相似的實施形式，但是其中環24是通過直接將合成材料注射到間隙17中構成的。由此實現磁體13和軸頸3之間的牢固可靠的連接，其中由於表面上沒有裂紋，因此也不可能產生裂紋腐蝕。此外，可以實現窄的位置公差，因為球軸頸3和磁體13可以在預定的地方置入壓鑄模中。
在圖2至11中，為了清楚起見，沒有顯示節球和軸頸的過渡區域。而且從圖2至10中可以看到的球軸頸3沒有環繞凹陷12的削平部分。儘管如此，在圖2至10中示出的實施形式也可以用從圖11中可以看到的具有削平部分11的球軸頸3來實現，其在該圖中示於原始狀態。
在所有實施形式中，相同或相似的特徵採用相同的標號。
標號表1節球2軸頸3球軸頸4內腔/外殼凹陷5外殼6軸襯7外殼開口7a安裝開口8螺紋9外殼蓋子10對磁場敏感的傳感器11削平部分12球軸頸中的凹陷13磁體14磁體的外表面
15節球中的凹陷的內邊16非磁性材料17間隙18對著球軸頸的磁體的前端19凹陷的底面20背離球軸頸的磁體的前端21膜盒式密封件22張緊環23密封區域24環25合成材料元件26衝壓彎件27衝壓彎件的內邊28衝壓彎件的外邊28a彈簧舌29衝壓彎件的連接片29a自由空間30合成材料套31合成材料套的壁32合成材料套的蓋子
權利要求
1.用於汽車的球節的球軸頸(3)，包括軸頸(2)和與該軸頸連接的節球(1)，其中在球軸頸(3)中設有其中安置有磁體(13)的凹陷(12)，其特徵在於，在磁體(13)的外表面(14)和凹陷(12)的內壁(15)之間構造有間隙(17)，其中填充用於固定磁體(13)的非磁性材料(16)。
2.按照權利要求1的球軸頸，其特徵在於，所述磁體(13)以其前端(18)與球軸頸(3)直接接觸。
3.按照權利要求1或2的球軸頸，其特徵在於，所述磁體(13)是圓柱形的或截錐形的。
4.按照前述權利要求中之一的球軸頸，其特徵在於，所述凹陷(12)是圓柱形的。
5.按照前述權利要求中之一的球軸頸，其特徵在於，所述磁體(13)設置在由非磁性材料構成的環(24)中。
6.按照權利要求5的球軸頸，其特徵在於，所述環(24)與所述磁體(13)一起固定粘接在凹陷(12)中。
7.按照前述權利要求中之一的球軸頸，其特徵在於，所述磁體(13)嵌設在合成材料中。
8.按照權利要求7的球軸頸，其特徵在於，所述合成材料壓鑄在所述磁體(13)上。
9.按照權利要求7或8的球軸頸，其特徵在於，由磁體(13)和合成材料構成的整體壓入凹陷(12)中。
10.按照權利要求7至9中之一的球軸頸，其特徵在於，由磁體(13)和合成材料構成的整體固定粘接在凹陷(12)中。
11.按照前述權利要求中之一的球軸頸，其特徵在於，所述磁體(13)插入由非磁性材料構成的衝壓彎件(26)中。
12.按照權利要求11的球軸頸，其特徵在於，所述衝壓彎件(26)由彈性青銅構成。
13.按照權利要求11或12的球軸頸，其特徵在於，所述衝壓彎件(26)與所述磁體(13)一起壓入凹陷(12)中。
14.按照權利要求13的球軸頸，其特徵在於，所述衝壓彎件(26)彈性地支撐在所述凹陷(12)的內壁(15)上。
15.按照權利要求11至14中之一的球軸頸，其特徵在於，所述磁體(13)壓入衝壓彎件(26)中。
16.按照前述權利要求11至15中之一的球軸頸，其特徵在於，衝壓彎件(26)是環形的並且具有兩個同心邊(27，28)和與這兩個同心邊連接的連接片(29)。
17.按照權利要求16的球軸頸，其特徵在於，所述內邊(27)嵌入合成材料套(30)中。
18.按照權利要求17的球軸頸，其特徵在於，所述磁體(13)設置在合成材料套(30)中。
19.按照前述權利要求中之一的球軸頸，其特徵在於，所述球軸頸至少在凹陷區域中由鐵磁性材料，尤其是由鐵磁性的鋼構成。
20.按照權利要求19的球軸頸，其特徵在於，所述球軸頸完全地由鐵磁性材料，尤其是由鐵磁性鋼構成。
21.用於汽車的球節，其包括球節外殼(5)和在其中可以轉動和擺動地支承的，具有軸頸(2)並且與該軸頸連接的節球(1)的球軸頸(3)，在該球軸頸中設有其中安置有磁體(13)的凹陷(12)，其特徵在於，在磁體(13)的外表面(14)和所述凹陷(12)的內壁(15)之間構成間隙(17)，其中填充用於固定磁體(13)的非磁性材料(16)。
全文摘要
用於汽車的球節的球軸頸(3)，包括軸頸(2)和與該軸頸連接的節球(1)，在球軸頸(3)中設有其中安置有磁體(13)的凹陷(12)，在磁體(13)的外表面(14)和凹陷(12)的內壁(15)之間構造有間隙(17)，在該間隙中填充用於固定磁體(13)的非磁性材料(16)。
文檔編號F16C11/06GK1846073SQ200480025402
公開日2006年10月11日 申請日期2004年8月23日 優先權日2003年9月5日
發明者J·斯普拉特, M·克蘭克 申請人:Zf 腓特烈港股份公司