CN85109278A - 带有塑性变形联接的球和轴的接头 - Google Patents

Abstract

一种用于接合一球和一轴的接头结构，包括：一球，它带有朝向球中心开出的一安装孔；在安装孔的内圆周面上形成的对接头有作用的一波纹面；以及由比球软的材料制成的装入安装孔内的一轴。轴的外圆周部分在安装孔的波纹面附近局部塑性变形。球和轴两个零件靠紧固力相互接合。

Description

本发明涉及一种带有通过塑性变形相互联接的球和轴的接头，特别是涉及适用于内燃机或活塞机构中的球窝接头的带有球和轴的接头。

活塞机构已经广泛地用于（例如）第96377/80号未经审查的日本专利公布中所示的汽车压缩机。该专利公布的图1中所示的结构由一活塞部分和一活塞杆组成，活塞部分在一气缸中往复移动，活塞杆用于活塞部分和一旋转驱动斜盘相互间的机械连接。

在这种结构中，几乎所有活塞杆都是球形头联接式的，而且是由钢制成的，因为活塞杆主要用于往复运动。这种球形头联接式活塞杆通常铸成整体件，或者其球部与轴部分别制成并通过焊接方法相互接合。除这种铸造和后焊接方法之外，至今尚未提出其它方法。但是，铸造的活塞杆必须在后处理工序中进行磨削加工，这将会降低生产效率，而且也是不经济的。此外，在接合球和轴时，要获得令人满意的机械精度是非常困难的，这将导致成本的增加。

采用分别加工球部和轴部然后再焊接它们的方法，虽然制成各部分是容易的，但却很难获得如前所述铸造情况下的令人满意的机械精度。因此不适用于大量生产。此外，即使用铝这样的轻金属制造轴，以减轻其重量，现代的焊接技术也不能达到铝和铁之间的可靠接合。这种接合经不住实际使用。

本发明的一个目的就是为了克服上述缺点而提供一种带有一球和

本发明提供一种接头，其中一轴插入一球上加工出的一安装孔内与之配合，以使该轴和该球的配合圆周部分局部塑性变形，从而靠紧固力使该轴与该安装孔接合。

在这种结构中，相互配合联接的轴和球之一局部塑性变形，可以用一种简单的压力加工制造这种接头。从而能够提供这种具有高精度和适于大量生产的带有球和轴的接头。

附图的简单说明：

图1是表示本发明的一实施例的球和一轴的接头的分解透视图;

图2是表示图1中所示零件的接合方法的一纵剖面图;

图3是图2中所示的压模的一透视图;

图4是一局部剖视图，表示本发明的另一实施例的一球和一轴的接合状态;

图5是一局部剖视图，表示本发明应用于汽车空调压缩机的一活塞和一活塞杆之间的接头的情况;

图6是图5中所示的接头的分解透视图。

下文将参照附图1和2描述本发明的一实施例。

图1表示球和一轴之间的接合结构及其接合方法，该结构应用于一汽车压缩机的活塞机构。在图1和图2中，球1由钢制成，球1上加工出一安装孔1A，该孔从球的外圆面朝向球中心的深度为几毫米，孔1A的直径选定为大致等于轴2的一端2A的外径，以便该轴端2A可装入孔1A。因为该接头的结构是头联接式的，轴2的另一端有一类似的球3，以便轴2的这一端2B可装入同样的安装孔3A。

在球1和3上形成的安装孔1A和3A由机床类设备机械切削而成。在该孔内表面的中间部分加工出一环形槽1B，其截面为W形，然后把轴2的端部2A装入该安装孔1A，以便2A的外圆周部分随 该环形槽1B产生塑性变形，从而靠环形槽1B附近产生的紧固力牢固地接合球和轴。

下文将结合图2描述根据本发明的球和轴的接合方法。

轴2被装在图3中所示的一对凹槽4和41中夹紧以后，使球1的安装孔1A与轴2的端部2A配合。然后把该组合零件一起插入一圆筒形接受模5。另一方面，该接受模5底部中央加工出与球1的球面相同的一球形孔5A。球1由孔5A接受。

在模具4和41的底端面，沿其内圆周部分加工出凸齿4A和41A，该凸齿占据球1的安装孔1A的内圆周部分和轴2的外圆周部分之间的间隙。换句话说，如图1中所示，除端部2A和2B之外，轴2的外径小于安装孔1A和3A的直径，在轴2的端部2A装入安装孔1A的情况下，凸齿4A和41A的相对表面被限定在轴2的端部2A的上垂直面上。同步降下模具4和41，使凸齿4A和41A垂直压轴2的端部2A的圆周端面，以此接合球1和轴2。于是，局部受压的材料将垂直于压缩方向即朝着环状W形槽1B方向局部流动，并靠紧固力牢固地接合在环状W形槽1B形成的凸起部位处。

完成接合以后，把接合的轴2与压模4和41一起取出，并打开压模4和41。然后，以同样的操作顺序把另一球3接合到该轴2上。

这样获得的活塞适用于需要接合不同材料金属的场合。可以接合由任何所需材料制成的球和轴，以便减轻重量。

此外，在球1上加工出的安装孔1A是对准中心轴线的，轴2装在孔上，轴端装压模4和41同轴地压缩和接合，因此保证了制造精度和大量生产。对于这种接合方法而言，由较软材料制成的零件通过 冷压以塑性方式变形，但本方法不限于这种材料。可以非常有效地实施本方法。在所示实施例中，虽然环状W形槽1B是在球1的安装孔1A的内表面形成的，但是也可代之以对该表面实行电火花加工，以使其粗糙。用切削加工形成安装孔的，切削加工所造成的粗糙程度常常是足够的。但是如果需要较高的机械强度，最好在切削孔的同时形成槽。

此外，虽然至今所需要的接头是用于球形头联接结构的钢和铝之间的接头，但是也可以仅有一头是球形的，而且也可以进行钢件和钢件之间的接合。但更为可取的是，在钢-钢接头中，对安装孔进行渗碳处理以便其硬化。这种处理简单而有效。

图4表示一接头结构，其中构成球11的材料塑性变形以与轴22接合。在此情况下，可使低碳钢相互接合，这对于切削加工的生产效率很有利。

球11由低碳钢制成，其外圆周经受渗碳处理，以形成大约0.3毫米的硬表面11P。球11的中央部分加工出如同上述实施例中的安装孔11A，轴22的端部装配在该孔中。由于预先在轴22的端部加工出了一环状W形槽22A，构成球11的材料如同上述实施例中一样局部塑性变形。因此，不再需要用昂贵的硬质材料制作球11和为接合球与轴而加工轴端了。

现在参照附图5和6描述另一实施例，该图表示安装在一汽车压缩机上的一活塞结构的实例。一圆盘形活塞由纯铝或铝合金一类轻金属制成。该活塞结构的中央部分由冷加工或类似方法整体形成。该活塞结构有一悬挂下来的活塞杆30A，其截面为T形。

球33通常由钢制成并经切削加工或类似方法形成一安装孔33A，该孔朝向球中心的深度为几毫米，其直径大致等于活塞杆 30A的端部30B的外径。孔的内圆周面形成环状W形槽33B。活塞杆30A的端部装入该安装孔33A。杆30A端部的外圆周部分随环形槽33B局部塑性变形，从而靠施加在环形槽33B的圆周面上的紧固力牢固地接合两个零件。

在活塞部分30的外圆周面上逐级加工出容纳一弹性圈34的一环形槽30B和容纳一密封件35的另一环形槽30C。该弹性圈34使密封件35与一缸体36的内圆周面正常滑动接触。另一方面，球33可旋转地设置在一旋转斜盘37的外部，但靠该旋转斜盘37上形成的一防拉脱部份38防止被拉脱。

在这种结构的活塞机构中，除球之外的所有元件都可由比重小的轻质材料制成。这种活塞机构的总重可减少到传统活塞机构（其活塞杆由钢制成）的约三分之一。

重量的减轻使活塞杆可用轻金属制成，并无需接合活塞部分30和活塞杆30A。此外，也不需要为获得令人满意的接合强度而使活塞延长超过所需长度了。

现在参照附图5说明该活塞机构的实际安装情况。活塞机构在缸体中沿轴向往复移动并与缸体36和旋转斜盘37同步旋转。但是因为活塞部分30是由非常轻的金属制成的，因此活塞部分由于离心力而产生的机械惯性可降至很小，而且密封件35承受的负载是慢化的，因而大大地延长了密封件35的使用寿命。

如上所述，活塞重量对缸回转式压缩机有很大影响。因此，虽然这种压缩机具有各种优点，但却未能得到广泛应用。根据本发明，重量问题可得到解决。

在所示实施例中，在球33的安装孔33A的内圆周面形成环状W形槽33B。但是也可代之以对该表面施行电火花加工，以使其粗 糙，在用切削加工制出安装孔的情况下，有时切削的粗糙程度已足够。但是如果需要较高的强度，最好在切削该表面的同时形成槽。

Claims (4)

1、一种带有一球和一轴的接头，其特征在于：该球有一朝向该球中心开出的一安装孔；该安装孔的内圆周面上形成一波纹面并对该球和该轴之间的接头有作用；该轴装入该安装孔，而且该轴由比该球软的材料制成；该轴的一外圆周部分在该安装孔的该波纹面附近局部塑性变形，从而靠塑性变形产生的紧固力使该球和该轴相互接合。

2、根据权利要求1的一种接头，其特征在于：对接头有作用的所述波纹面包括一环形槽。

3、根据权利要求1的一种接头，其特征在于：对接头有作用的所述波纹面包括靠电火花加工形成的一粗糙表面。

4、根据权利要求1的一种接头，其特征在于：对接头有作用的所述波纹面包括靠切削加工形成的一粗糙表面。

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