CN106170632B - 球接头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不易受到环境温度的变动所带来的影响，并且能够达成使球头销相对于承座摆动所需的扭矩值的稳定化的球接头：该球接头包括在轴构件(11)的一端具有球头部(10)的球头销(1)、以及可转动地收容上述球头部并具有供上述轴构件突出的开口部(30)的合成树脂制成的承座(2)，上述承座(2)具备第一构件(20)以及第二构件(3)，该第一构件(20)具有仿照上述球头部的球面的凹球面状的第一球头滑接面(24)，该第二构件(3)具有仿照上述球头部的球面的凹球面状的第二球头滑接面(31)，并且在该第二球头滑接面的中央具有上述开口部(30)；在上述第一构件(20)以及上述第二构件(3)，分别设有通过焊接而相互固定的接合面(25、32)，并且分别设有互相对接的固定基准面(28、34)。

Description

球接头
技术领域
本发明涉及一种例如汽车的稳定连杆(Stabilizer Connecting Rod)、高度控制感测器(Height control sensor)、变速箱控制部等的连杆机构所使用的球接头。
背景技术
作为这种球接头，已知有一种由球头销(ball stud)以及承座(holder)所构成的球接头，该球头销在轴构件的前端具有作为连杆机构的摆动中心的球头部，该承座包覆该球头销的球头部的最大直径部，该球头部可转动地收容在该承座内，并且上述轴构件通过该承座的开口部而突出。
在日本专利公报特开平2-31019号(专利文献1)所公开的球接头中，上述承座是由合成树脂所成形。具体而言，将由聚氨酯橡胶(urethane rubber)等所形成的弹性滑接体覆盖于球头销的球头部，然后将该球头销作为模芯(core)并设置于模具内，通过热塑性树脂的注塑成型而将上述承座成形于上述弹性滑接体的周围。如上所述，将已覆盖了弹性滑接体的球头部作为模芯并注塑成型出承座，从而承座没有间隙地成形于上述弹性滑接体的周围而与该弹性滑接体形成一体化，进而，藉由热塑性树脂的注塑压力，使得弹性滑接体也没有间隙地紧密附着于球头部。由此，球头部、弹性滑接体以及承座三者之间没有间隙地形成一体化，上述球头部在注塑成型的同时，收容并保持于承座内。
在下技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公报、特开平2-31019号
但是，在专利文献1所公开的球接头中，存在如下问题：由于上述球头部、弹性滑接体以及承座的紧密附着性高，一旦形成承座的热塑性树脂因使用环境的温度而产生收缩或者膨胀时，会导致承座的对球头部的紧固力产生变动，以致上述球头销摆动所需的扭矩值产生变动。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于提供一种不易受到环境温度的变动所带来的影响，并且能够达成使球头销相对于承座摆动所需的扭矩值的稳定化的球接头。
换言之，本发明的球接头包括球头销以及合成树脂制成的承座，该球头销在轴构件的一端具有球头部，上述球头部可转动地收容于该承座内，并且该承座具有供上述轴构件突出的开口部，上述承座具备第一构件以及第二构件，该第一构件具有凹球面状的第一球头滑接面，该第一球头滑接面仿照上述球头部的球面，该第二构件具有凹球面状的第二球头滑接面，该第二球头滑接面仿照上述球头部的球面，并且该第二构件在该第二球头滑接面的中央具有上述开口部。接着，在上述第一构件和上述第二构件，分别设有通过焊接而相互固定的接合面，并且分别设有互相对接而将上述第一球头滑接面与上述第二球头滑接面之间的间隔保持为一定的固定基准面，上述固定基准面被设置为环绕上述球头销的球头部的环状，上述接合面在上述固定基准面的外侧被设置为环状，并且在上述固定基准面与接合面之间设有阶梯。
(发明效果)
上述承座是通过将第一构件的接合面与第二构件的接合面予以焊接而完成。此时，在第一构件与第二构件上分别设有固定基准面，通过使这些固定基准面相互对接，从而使设于上述第一构件上的第一球头滑接面与设于上述第二构件上的第二球头滑接面之间的间隔保持为一定，并且将球头销的球头部收容于这些第一球头滑接面与第二球头滑接面之间。因此，只要将由上述第一球头滑接面以及第二球头滑接面所形成的球形空间的内径设定为稍微大于球头销的球头部的直径，球头部便不会因温度变动而被过度地紧固，能够达成球头销摆动时所需的扭矩值的稳定化。
此外，由于互相焊接的第一构件的接合面与第二构件的接合面，环绕上述固定基准面而设置为环状，并且在固定基准面与接合面之间设有阶梯，因此焊接时经熔融的树脂不会朝上述固定基准面或第一球头滑接面及第二球头滑接面溢出，能够适当地接合上述第一构件与第二构件而确保球头销的平顺的摆动。
附图说明
图1是表示本发明涉及的球接头的第一实施方式的前视剖面图。
图2是表示图1的球接头的第一构件重要部位的放大剖面图。
图3是表示图1的球接头的第二构件的放大剖面图。
图4是表示图1的球接头的球头销制造工序的示意图。
图5是表示图1的球接头的承座制造工序的示意图。
图6是表示本发明涉及的球接头的第二实施方式的前视剖面图。
图7是表示图6的球接头的第一构件与第二构件的组合的分解图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的球接头进行详细说明。
图1是表示本发明涉及的球接头的实施方式的一例的图。该球接头包括球头销1以及承座2，该球头销1在轴构件11的前端具备球头部10，上述球头销1以上述球头部10作为中心而摆动自由地连接到该承座2。
在上述球头销1的轴构件11形成有凸缘部12，该凸缘部12具备对连杆等的被组装体进行固定用的承面，并且在轴构件11的隔着该凸缘部12而位于球头部10相反侧的部位形成有阳螺纹13。此外，上述凸缘部12形成为六角螺帽的形状，并且通过使用板手从而能够将上述球头销1的阳螺纹13紧固于连杆等被组装体。此外，在上述凸缘部12与球头部10之间设有圆柱状的颈部14，该颈部成为后述防尘盖4的小径开口部40的安装位置。
被设在上述轴构件11的前端上的球头部10的直径比该轴构件11的直径更大，球头部10形成为球形。在该实施方式中，为了提高球头部10的圆球度(sphericity)，上述球头销1是利用电阻焊接(electric resistance welding)将轴承用钢珠接合于棒状的轴构件11的一端所形成。球头销1的制造方法并不局限于此，举例来说，也可以通过冷锻(coldforging)而使上述轴构件11与球头部10形成为一体。
上述承座2具备：第一构件20、以及固定于该第一构件20的第二构件3。这些第一构件20以及第二构件3都是由热塑性合成树脂所成形，并且利用超声波焊接而互相固定。通过将第二构件3固定于上述第一构件20，从而在上述承座2形成用来收容球头销1的球头部10的球形空间21，在该球形空间21中，球头部10可自在地转动。
此外，上述第一构件20具备：形成为略圆柱状的球头承接部22；以及用来将该球头承接部22结合于连杆的固定部23，这些球头承接部22以及固定部23成形为一体。虽然图1中省略了上述固定部23的一部分，但是该固定部23可对应于所固定的连杆而形成各种形态。举例来说，该固定部23也可以形成阴螺纹，而结合于阳螺纹，该阳螺纹形成在构成连杆的杆(rod)等的前端。或者，又可以将上述固定部23作为拉杆，在该拉杆的相反侧端部还设置球接头。
图2是表示上述第一构件20的球头承接部22的细部的放大图。在上述球头承接部22设有凹球面状的第一球头滑接面24，该第一球头滑接面24近似于球头销1的球头部10的球面。该第一球头滑接面24被设置为半球状，其深度被设定为：稍浅于上述球头部10的半径。换言之，在将球头销1的球头部10放置于上述球头承接部22而使该球头部10接触于第一球头滑接面24时，该球头部10的最大直径部会露出并不会被上述第一球头滑接面24所遮掩。
在上述球头承接部22的第一球头滑接面24的开口边缘，形成有环绕该第一球头滑接面24的环状的定位槽27。上述定位槽27是由限制上述第二构件3的组装位置的固定基准面28、以及环绕该固定基准面28的密封壁29所构成。
此外，在上述球头承接部22的与上述第二构件3相对的位置，设有用于超声波焊接的接合面25。在该第一实施方式中，上述接合面25是对应于球头销1的球头部10的最大直径部所设置。此外，上述接合面25环绕上述定位槽27而设置为环状，并且邻接于该定位槽27而位于该定位槽27的半径方向的外侧。此外，在上述定位槽27的固定基准面28与上述接合面25之间存在有阶梯，该阶梯等同于上述密封壁29的高度。在该接合面25的半径方向的中央，设有剖面略呈三角形的筋(rib)26作为超声波焊接的导能筋(energy director)，该筋26也环绕上述第一球头滑接面24以及定位槽27而设置为环状。该筋26在超声波焊接时熔融，被上述第二构件3所压溃而在接合面25上扩散。因此，上述筋26的宽度以及高度根据接合面25的宽度而决定，举例来说，也可以在接合面25上设置多条剖面积小的筋26。
另外，图3是表示上述第二构件3的图。与上述第一构件相同，在该第二构件3也设有凹球面状的第二球头滑接面31，该第二球头滑接面31近似于上述球头销1的球头部10的球面。该第二球头滑接面31与上述第一构件20的第一球头滑接面24组合而完成用来收容上述球头销1的球头部10的球形空间21。上述第一球头滑接面24与第二球头滑接面31之间的间隔、即上述球形空间21的内径被设定为稍微大于上述球头部10的直径，被收容于该球形空间21内的球头部10不会被第一构件20以及第二构件3紧紧地固定，能够相对于上述承座2而自由转动。
此外，在上述第二球头滑接面31的中央，设有供上述球头销1的轴构件11贯穿的开口部30，上述第二构件形成为环状。为了使上述球头销1的球头部10不会从承座2脱离，该开口部30的内径则形成小于上述球头部10的最大外径，该开口部30的内径限制了球头销1相对于上述承座2的摆动范围。
不仅如此，在上述第二构件3设有与被设于上述第一构件20上的筋26相对的接合面32，并且形成有从上述接合面32朝向第一构件20突出的凸座(boss)33。该凸座33被设置为环绕上述第二球头滑接面31的开口边缘部，当组合上述第二构件3与第一构件20的球头承接部22时，该凸座33嵌合在形成于该球头承接部22的定位槽27。此外，上述凸座33的前端面成为固定基准面34。因此，当对上述第二构件3与第一构件20实施超声波焊接时，通过使第二构件3的固定基准面34与第一构件20的固定基准面28彼此对接，从而上述第一球头滑接面24与第二球头滑接面31之间的间隔、即被设于承座2的球形空间21的内径保持为一定。
上述凸座33的内周面形成从第二球头滑接面31起连续的内径固定的圆筒面33a，以能使上述第二球头滑接面31覆盖于球头销1的球头部10的球面，换言之，以能使上述球头部10的最大直径部贯穿上述凸座33的内径而收容于上述第二构件3内。该圆筒面33a与第二球头滑接面31之间的分界对应于上述球头部10的最大直径部。因此，在第二构件3与第一构件20已接合的状态下，上述凸座33的内周面与球头销1的球头部10的球面之间产生些微的间隙。
不仅如此，上述第二构件3的凸座33的高度被设定为：在第二构件3的固定基准面34抵靠于第一构件20的固定基准面28的状态下，在第二构件3的接合面32与第一构件20的接合面25之间形成间隙。在利用超声波焊接使上述筋26熔融时，该间隙被该筋26的熔融树脂所掩埋，由此使上述第一构件20与第二构件3彼此固定。此外，上述凸座33通过该凸座33与设在上述第一构件20的定位槽27处的密封壁29接触，从而能够防止发生如下情况，即：利用超声波焊接而在上述接合面25上经熔融的筋26，朝向上述第一球头滑接面24或第二球头滑接面31溢出作为毛边这一情况。
此外，如图1所示，在上述第二构件3与球头销1之间安装有防尘盖4。该防尘盖4具备：被安装于上述球头销的颈部14上的小径开口部40、以及被安装于上述第二构件3上的大径开口部41。通过将上述小径开口部40安装于球头销1上，将大径开口部41安装于第二构件3上，从而除了能防止尘埃附着于从上述第二构件3的开口部30露出的球头部10的球面上，还能在该开口部30的周围形成润滑剂储存部。
此外，将防止脱离用的固定环42披覆于上述防尘盖4的大径开口部41上，而从外侧覆盖该大径开口部41，从而将该大径开口部41挟入在固定环42与上述第二构件3之间。该固定环42是由热塑性树脂所形成，该固定环42的一部分通过超声波焊接而固定于上述第二构件3。由此，既能保持防尘盖4与第二构件3之间的密闭性，又能防止上述第二构件3与大径开口部41之间的分离。此外，上述防尘盖4的小径开口部40藉由该防尘盖4本身的弹力而被按压于轴构件11的颈部14与凸缘部12相交会的角落，由此，能保持防尘盖4与球头销1之间的密闭性。
接着，针对该实施方式的球接头的制造方法进行说明。
在最初的工序中，如图4所示，利用电阻焊接将轴承用钢珠10a接合于轴构件11的前端面，来制作上述球头销1。此时，由于上述第二构件3的开口部30的内径比被设在轴构件11的凸缘部12的最大直径、以及轴承用钢珠10a的直径更小，因此在轴承用钢珠接合于轴构件之前，使轴构件11的颈部14预先通过上述第二构件3。由此，便完成了在轴构件11的前端面具备球头部10的球头销1。
接着，如图5所示，将上述球头销1的球头部10放置于球头承接部的第一球头滑接面24上，并且在该状态下利用超声波焊接将上述第二构件3固定于第一构件20。此时，第二构件3的凸座33嵌合在被设于球头承接部22的定位槽27。上述超声波焊接是通过对球头承接部22与第二构件3之间施加超声波振动和焊接压力所执行。超声波焊接的开始之初，由于被设在上述球头承接部22侧的接合面25上的筋26并未充分地熔融，因此第二构件3侧的固定基准面34并未抵靠于球头承接部22侧的固定基准面28。但是，一旦上述筋26熔融并扩散于接合面25时，使第二构件3侧的固定基准面34抵靠于球头承接部22侧的固定基准面28，第二构件3相对于球头承接部22被固定在适当的位置。
最后，将防尘盖4安装于上述球头销1与第二构件3之间，并且通过对埋设于防尘盖4的大径开口部41处的固定环42与第二构件3进行超声波焊接，从而完成第一实施方式的球接头。
如上所述，在本实施方式的球接头中，在第二构件3侧的固定基准面34抵靠于球头承接部22侧的固定基准面28的状态下，将上述球头承接部22的第一球头滑接面24与上述第二构件3的第二球头滑接面31之间的间隔，维持为稍微大于球头销1的球头部10的直径。因此，即使利用焊接将第二构件3与第一构件20予以接合，这些第二构件3以及球头承接部22也不会紧紧地固定着上述球头部10。据此，可使在由承座2所保持的球头部10转动时的抵抗变小，能以较小的扭矩值使上述球头销1相对于上述承座2摆动。
此外，在本实施方式的球接头中，固定基准面28环绕球头承接部22的第一球头滑接面24的开口边缘而形成为环状，并更进一步在固定基准面28的外侧设有环状的接合面25，甚至在固定基准面28与接合面25之间存在有阶梯，因此，不会有在上述接合面25上经熔融的树脂覆盖于固定基准面28或第一球头滑接面24的情形。因此，除了能合适地接合上述第一构件20与第二构件3之外，也能排除对球头销1的摆动的不良影响。
此外，在上述第二构件3与第一构件20已焊接的状态下，第二构件3的凸座33的内周面与球头部10的球面之间产生些微的间隙，并且通过使球头销1相对于承座2摆动，从而防尘盖4内的润滑剂流动于该间隙。另外，该间隙正好位于如下部位的附近，该部位是指当对球头销1作用径向方向(图1的附图左右方向)的荷重时，在球头部10与承座2之间面压成为最大的部位。因此，能够通过已流入该间隙的润滑剂而对该位置施以适当的润滑。
图6和图7是表示本发明涉及的球接头的第二实施方式的图。
在该第二实施方式中，承座5具备第一构件6以及第二构件7，这些第一构件6以及第二构件7彼此超声波焊接而形成承座5。这点与上述的第一实施方式相同。但是，用来将连杆结合于承座5的固定部70是设在第二构件7并非第一构件6，这点则与第一实施方式不同。另外，由于球头销1以及防尘盖4与第一实施方式相同，因此在图6和图7中标示与第一实施方式相同的图号，并在下文中省略了该部分的详细说明。
上述第二构件具备：形成为略圆柱状的球头承接部71、以及用来将该球头承接部71结合于连杆的固定部70，这些球头承接部71以及固定部70由热塑性树脂成形为一体。图6和图7中省略了上述固定部70的一部分，并且该固定部70可以形成为任意形状，这点与第一实施方式相同。
在上述球头承接部71设有凹球面状的第二球头滑接面72，该第二球头滑接面72近似于上述球头销1的球头部10的球面。此外，在上述第二球头滑接面72的中央，设有供上述球头销1的轴构件11贯穿的开口部73。为了使上述球头销1的球头部10不会从承座5脱离，该开口部73的内径则形成为小于上述球头部10的最大外径，该开口部73的内径限制了球头销1相对于上述承座5的摆动范围。
图7是表示上述第一构件6与第二构件7的组合状态的分解图。在上述球头承接部71的上述开口部73的相反侧位置，设有供上述第一构件6嵌合的安装孔74。该安装孔74的深度被设定为稍浅于上述球头销1的球头部10的半径，该安装孔74的内径被设定为稍大于上述第二球头滑接面72的内径，在安装孔74与第二球头滑接面72之间设有供上述第一构件6抵靠的固定基准面75。
除此之外，在上述第二球头滑接面72的安装孔74一侧的端部，设有与该第二球头滑接面72连接的内径固定的圆筒面76。该圆筒面76的内径被设定为与上述球头部10的外径大致相同，而形成球头部10可通过该圆筒面76而收纳于上述球头承接部71的第二球头滑接面72。因此，与上述的第一实施方式相同，上述圆筒面76与球头销1的球头部10的球面之间产生些微的间隙。
此外，在上述球头承接部71，接合面77环绕上述安装孔74而设置为环状，该接合面77用于焊接上述第一构件6。在该接合面77上设有剖面略呈三角形的筋78作为超声波焊接的导能筋。该筋78在超声波焊接时熔融，被上述第一构件6所压溃而在上述接合面77上扩散。
另外，上述第一构件6形成为略圆柱形，并且嵌合于上述第二构件7的安装孔74。在该第一构件也设有凹球面状的第一球头滑接面60，该第一球头滑接面60近似于上述球头销1的球头部10的球面，并且，该第一球头滑接面60与第二构件7的第二球头滑接面72对置。该第一球头滑接面60被设置为半球状，其深度被设定为：稍浅于上述球头部10的半径。该第一球头滑接面60与上述第二构件7的第二球头滑接面72组合而完成用来收容上述球头销1的球头部10的球形空间。
此外，在被插入到上述安装孔74的第一构件6的前端设有固定基准面61，该固定基准面61环绕上述第一球头滑接面60而设置为环状。该固定基准面61抵靠于第二构件7的固定基准面75，而限制了第一构件6插入到第二构件7的安装孔74内的插入距离。由此，上述第一球头滑接面60与第二球头滑接面72之间的间隔、即上述球形空间的内径被设定为稍微大于上述球头部10的直径，被收容于该球形空间的球头部10不会被第一构件6以及第二构件7紧紧地固定，能够相对于上述承座5而自由转动。
不仅如此，在形成为略圆柱形的上述第一构件6的外周面，凸缘部62以环绕该第一构件6的方式伸出。该凸缘部62具有与被设在上述第二构件7上的接合面77相对的接合面63，并且，当对上述第一构件6与第二构件7实施超声波焊接时，已熔融的树脂在这些接合面77、63之间扩散。
在该第二实施方式中，在上述第一构件6的固定基准面61与接合面63之间也同样存在有阶梯，即使在对上述第一构件6与第二构件7实施超声波焊接时上述第二构件7的筋78熔融而在接合面77、63上扩散，也不会有熔融树脂的毛边朝固定基准面61溢出的情形。即，上述安装孔74的内周面可作为熔融树脂的密封壁而发挥作用。
该第二实施方式的球接头的制造方法与上述第一实施方式的球接头相同。首先，在将成为球头销1的球头部10的轴承用钢珠与轴构件11接合之前，使轴构件11的颈部14预先通过上述第二构件7，并在该状态下，利用电阻焊接将轴承用钢珠10a接合于轴构件的前端面，来制作上述球头销1。
在此之后，将上述球头销1的球头部10收容于球头承接部71的第二球头滑接面72，并在该状态下使第一构件6嵌合于上述第二构件7的安装孔74内，再利用超声波焊接将第一构件6固定于第二构件7。最后，将防尘盖4安装于上述球头销1与第二构件7之间，并通过将固定环42覆盖于防尘盖4的大径开口部41上，而对该固定环42与第二构件7进行超声波焊接。由此，便完成了第二实施方式的球接头。

Claims (2)

1.一种球接头，其特征在于，
所述球接头包括球头销(1)以及合成树脂制成的承座(2)，该球头销(1)在轴构件(11)的一端具有球头部(10)，所述球头部(10)可转动地收容于该承座(2)内，并且该承座(2)具有供所述轴构件(11)突出的开口部(30)，
所述承座(2)具备第一构件(20)以及第二构件(3)，该第一构件(20)具有凹球面状的第一球头滑接面(24)，该第一球头滑接面(24)仿照所述球头部(10)的球面，该第二构件(3)具有凹球面状的第二球头滑接面(31)，该第二球头滑接面(31)仿照所述球头部(10)的球面，并且该第二构件(3)在该第二球头滑接面(31)的中央具有所述开口部(30)，
在所述第一构件(20)以及所述第二构件(3)，分别设有通过焊接而相互固定的接合面(25、32)，并且分别设有互相对接而将所述第一球头滑接面(24)与所述第二球头滑接面(31)之间的间隔保持为一定的固定基准面(28、34)，
所述固定基准面(28、34)被设置为环绕所述球头销(1)的球头部(10)的环状，所述接合面(25、32)在所述固定基准面(28、34)的外侧被设置为环状，并且在所述固定基准面(28、34)与接合面(25、32)之间设有阶梯，
所述固定基准面(28、34)被设置在从所述球头部(10)的最大直径部朝所述第一构件(20)侧位移的位置，
在所述第二构件(3)设有圆筒面(33a)，该圆筒面(33a)与所述第二球头滑接面(31)连接，并且所述球头部(10)的最大直径部贯穿该圆筒面(33a)。
2.如权利要求1所述的球接头，其特征在于，
所述球接头具备防尘盖(4)，该防尘盖(4)具有：被安装于所述球头销(1)的轴构件(11)上的小径开口部(40)；以及被安装于所述第二构件(3)上的大径开口部(41)，
在所述大径开口部(41)设有合成树脂制成的固定环(42)，该固定环(42)焊接于所述第二构件(3)。
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