專利名稱：制造球窩關(guān)節(jié)的方法以及球窩關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球窩關(guān)節(jié)，其包括一個外殼、 一個關(guān)節(jié)銷、 一個 軸瓦和一個蓋板，該蓋板夾緊在外殼內(nèi)的軸瓦。此外本發(fā)明涉及一種 用于制造球窩關(guān)節(jié)的方法，其中蓋板與球窩關(guān)節(jié)的外殼通過電阻接觸 焊進行電焊接。
背景技術(shù)：
在汽車技術(shù)中現(xiàn)代的球窩關(guān)節(jié)的特征在于規(guī)定的摩擦力矩，同時 具有高的關(guān)節(jié)剛度。這個需求例如通過在關(guān)節(jié)銷的縱向上施加一個預(yù) 緊力至關(guān)節(jié)銷的球頭上實現(xiàn)。
在過去為了施加預(yù)緊力，優(yōu)選應(yīng)用螺旋彈簧。DE 879 631示出一 種球窩關(guān)節(jié)，其中關(guān)節(jié)銷支承在一個外殼內(nèi)。外殼利用一個蓋板封閉， 其中在蓋板和關(guān)節(jié)銷的球頭之間設(shè)置一個螺旋彈簧。這種在蓋板和外 殼之間的連接在DE 879 631中例如通過電阻接觸焊實現(xiàn)。
如今球窩關(guān)節(jié)通常具有一個位于關(guān)節(jié)銷的球頭和外殼或蓋板之間 的軸瓦。軸瓦在此可稍微壓縮，并且蓋板自身可預(yù)緊地安裝在殼體上， 從而可以放棄彈簧。DE 197 56 984公開一種這樣的球窩關(guān)節(jié)的示例并 且描述了其制造方法。在此外殼首先容納軸瓦和關(guān)節(jié)銷的球頭。緊接 著外殼通過蓋板封閉，其以一個期望的預(yù)緊力被壓向軸瓦或關(guān)節(jié)銷。 在一個后面的步驟中蓋板在其預(yù)緊的位置通過焊接特別是激光焊接固 定在外殼上。蓋板而后預(yù)緊地安裝在外殼上，從而可以移除施加的預(yù) 緊力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種替代的更簡單的方法用于制造預(yù)緊的 球窩關(guān)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明建議一種開頭所述類型的用于制造球窩關(guān)節(jié)的方法，其中蓋板或外殼具有至少一個間隔部，所述間隔部將所述蓋板在焊接 之前保持在 一與所述外殼的過大的間距處，并且而后以這樣的方式控 制或調(diào)節(jié)在焊接時流動的電流，使得所述至少 一個間隔部熔化一預(yù)定 的量，從而將蓋板預(yù)緊地安裝在外殼上。這提供了這樣的優(yōu)點，即蓋
板和外殼在單個方法步驟中連接并且同時彼此預(yù)緊。
一個方法方案證明特別有利的，其中蓋板通過電容放電焊接與殼 體焊接。因為在電容放電焊接時電流脈沖可以非常精確地控制，所以 可以精確地預(yù)定間隔部的熔化路徑。經(jīng)由這個熔化路徑而后直接影響 預(yù)緊力的大小，從而在蓋板和外殼之間的預(yù)緊力的大小最后通過焊接 參數(shù)的適配來調(diào)節(jié)。
可以單獨地調(diào)節(jié)間隔部的預(yù)定的熔化量。這根據(jù)預(yù)定的參數(shù)例如 期望的預(yù)緊、球窩關(guān)節(jié)部件的制造誤差或各球窩關(guān)節(jié)部件之間的精確 的間隔尺寸經(jīng)由電流脈沖的簡單變化實現(xiàn)。此外通過在毫秒范圍內(nèi)的 短的焊接時間將焊接能量僅僅聚集在焊接區(qū)域上，避免了由于熱引入 而導致構(gòu)件的扭曲或殼體的損壞。由此以較少的工作可以制造具有恒 定的預(yù)緊或可精確預(yù)定的預(yù)緊的球窩關(guān)節(jié)。
本發(fā)明此外涉及一種球窩關(guān)節(jié)，其包括一個外殼、 一個關(guān)節(jié)銷、 一個軸瓦和一個蓋板，該蓋板夾緊在外殼內(nèi)的軸瓦，其中蓋板設(shè)有至 少一個間隔部，所述間隔部與外殼如此電焊接，使得所述間隔部的高 度減小至一預(yù)定的尺寸。
間隔部在此優(yōu)選是一個環(huán)形凸起。這一方面確保在蓋板和外殼之 間的環(huán)繞密封的連接并且另外一方面具有在焊接電流脈沖和環(huán)形凸起 熔化路徑之間的精確的相關(guān)性。
在一個實施方式中軸瓦具有一個密封唇，其貼靠在外殼的面對蓋 板的一側(cè)上。特別是密封唇業(yè)已在球窩關(guān)節(jié)焊接之前貼靠在外殼上，
從而在豸由瓦( Lagerschale )和外殼之間或在軸瓦和球頭之間不能滲入任
何焊接飛'減物。
優(yōu)選軸瓦具有一個軸瓦開口，其中從這個軸瓦開口出發(fā)設(shè)置至少 一個狹縫，從而軸瓦開口可以擴寬以容納^求頭。由此可以特別簡單地制造軸瓦和球頭之間的連接，盡管球頭的直徑通常大于軸瓦開口的直 徑。如果軸瓦由彈性的材料制成，那么它在球頭導入時用作卡扣殼體 并且不可丟失地與球頭連接。
在另外一個實施方式中在軸瓦上構(gòu)成一個支承面，軸瓦以該支承 面作用在蓋板的一支承面上，其中這兩個支承面分別具有一截錐的包 絡(luò)面的形狀。通過所述支承面的構(gòu)成，在蓋板焊接時產(chǎn)生的用于將軸 瓦夾緊在外殼中的力非常均勻地從蓋板傳遞至軸瓦上。
在將蓋板組裝在外殼上之前，優(yōu)選蓋板的支承面的錐角和軸瓦的 支承面的錐角是不同大小的。由此用于將軸瓦夾緊在外殼中的力隨著 間隔部的高度的減小而持續(xù)增大。這提高了這樣的優(yōu)點，即可以非常 精確地調(diào)節(jié)所期望的關(guān)節(jié)預(yù)緊度。
在蓋板與殼體焊接后，軸瓦優(yōu)選是彈性預(yù)緊的。隨著間隔部的高 度的減小，軸瓦的預(yù)緊增大，從而可以調(diào)節(jié)至一個期望的關(guān)節(jié)預(yù)緊。
此外可以設(shè)置一個彈簧元件，其在蓋板與殼體焊接后是彈性預(yù)緊 的。這個實施方案是特別有利的，當期望的關(guān)節(jié)預(yù)緊通過軸瓦的可預(yù) 緊性不能持久地確保時。
在一個優(yōu)選的實施方式中在外殼上成型一個用于固定球窩關(guān)節(jié)的 法蘭。因此外殼同時也用作固定元件，由此單個構(gòu)件的數(shù)量和用于組 裝球窩關(guān)節(jié)的費用減小。
在另外一個優(yōu)選的實施方式中外殼與一個汽車的轉(zhuǎn)向部件一體構(gòu) 成。這簡化了汽車轉(zhuǎn)向器的組裝并且減小了安裝件的數(shù)量。轉(zhuǎn)向部件 (例如底盤支柱、轉(zhuǎn)向橫拉桿、縱向?qū)П刍驒M向?qū)П?在此通常由金 屬制成并且優(yōu)選具有一個端部部段，其構(gòu)成為用于球窩關(guān)節(jié)的深拉的 金屬板件殼體。


本發(fā)明接下來借助于優(yōu)選的實施方式描述，其在附圖中示出。在
附圖中示出
圖1:本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的一個第一實施方式在制造蓋板和外殼 之間的連接之前的縱向剖視圖；關(guān)節(jié)在蓋板和外殼之間連接之前 的細節(jié)圖3:根據(jù)圖1的本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)在蓋板和外殼連接之后的細 節(jié)圖4: 一個圖表，其中示出電流強度I和熔化路徑x關(guān)于時間t
的分布；
圖5: 本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第二實施方式的軸瓦的剖視圖； 圖6:本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第二實施方式在建立蓋板和外殼之間 的連接之前和之后的剖視圖7:本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第三實施方式的軸瓦的剖視圖和俯視
圖8:本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第三實施方式在建立蓋板和外殼之間 的連接之前和之后的剖視圖9:轉(zhuǎn)向部件的透視圖，該轉(zhuǎn)向部件構(gòu)成本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的 外殼；
圖10:本發(fā)明的球窩關(guān)節(jié)的第四實施方式的透視圖；以及 圖11:圖10中的球窩關(guān)節(jié)的縱向剖視圖。
具體實施例方式
圖1示出本發(fā)明的一個第一實施方式的球窩關(guān)節(jié)8,其包括關(guān)節(jié) 銷10。關(guān)節(jié)銷10的球頭12被一個可壓縮的軸瓦14至少部分包圍。 球頭12連同軸瓦14^皮容納在外殼16的凹部內(nèi)，該凹部通過一個蓋板 18封閉，從而球頭12完全被外殼16和蓋板18包圍。關(guān)節(jié)銷10的銷 部分20向下穿過外殼孔22由外殼16伸出。附加存在的密封件例如密 封用波紋管在此未示出，因為它對于理解本發(fā)明不重要。
在本例子中蓋板18具有一個間隔部24，其將蓋板18保持與外殼 16的過大的間距hl處。間隔部24在這種情況下是一個具有三角形的 環(huán)形橫截面的環(huán)繞的環(huán)形凸起，其中間隔部24然而不一定環(huán)繞地構(gòu)成 并且在其它的實施方式中也可以具有其它的例如半圓形的環(huán)形橫截 面。此外可能的是，外殼16具有間隔部24,或在外殼16和/或在蓋板
718上i殳置多個間隔部24。
間距hi在此稱為過大的間距，因為它大于蓋板18和軸瓦14之間 的間隙，在球窩關(guān)節(jié)安裝的情況下該軸瓦僅僅與松動地安裝的蓋板一 起存在。這個間隙在圖l和2中稱為間距y并且描述了這樣的路徑， 蓋板18可以在無間隔部24的情況下朝向外殼16移動該路徑，直至蓋 板18與軸瓦14貼靠。相應(yīng)地間隔部24在焊接時至少熔化所述間距y， 因此關(guān)節(jié)銷IO的球頭12無間隙地(spielfrei)支承在外殼16或在蓋 板18內(nèi)。間距y在此如此選擇，使得在焊接過程中當間隔部24熔化 該量(y)時確保蓋板18和外殼16之間的可靠的連接。
通常在外殼16和蓋板18之間的預(yù)緊是期望的，以便提供具有規(guī) 定的摩擦力矩的球窩關(guān)節(jié)8。在這樣的情況下間隔部24的高度hl必 須減小一比間距y大的量。間隔部24的高度hl越大地減小，那么在 外殼16和蓋板18之間的預(yù)緊越大。
圖2示出在外殼16和蓋板18焊接之前由圖1的詳細視圖?？梢?清楚看到這個間隙，即在外殼16和蓋板18之間的間距y。間隔部24 然而將蓋板18保持在與外殼16的過大的間距hl處，間距hl大于軸 瓦14和蓋板18之間的間距y。
圖3示出如圖2的球窩關(guān)節(jié)8的相同的剖視圖，然而在蓋板18 與外殼16焊接之后。間隔部24在圖3中減小其高度hl，并且將蓋板 18在與外殼16的間距h2處保持。間隔部24在焊接時熔化對應(yīng)于hl 和h2之差的量x，從而蓋板18現(xiàn)在無間隙地優(yōu)選預(yù)緊地安裝在外殼 16上。
蓋板18優(yōu)選通過電容放電焊接與外殼16連接。在此通過電容器 的放電提供一個電流脈沖，其導致間隔部24的熔化。圖4示出一個圖 表，其中示出這樣的電流脈沖的電流強度與時間相關(guān)的分布(粗線示 出的)。在電流強度I隨時間的分布中，形成間隔部24的熔化路徑x (細線示出的分布)。經(jīng)由改變電流隨著時間的分布，間隔部24的熔 化路徑x可以調(diào)節(jié)，從而蓋板18以期望的預(yù)緊安裝在外殼16上。因 為電流脈沖在電容放電焊接時能夠以較少的工作適配，所以可能的是，在每個球窩關(guān)節(jié)8中獲得各單個構(gòu)件的制造誤差并且相應(yīng)于所計算的 間隔部24的熔化路徑x來調(diào)節(jié)電流脈沖。
在圖5和6中示出球窩關(guān)節(jié)8的第二實施方式，其與笫一實施方 式的相比區(qū)別僅僅在于軸瓦14的構(gòu)成。軸瓦14在圖5中具有一個環(huán) 形的密封唇26，其在蓋板18和外殼16焊接之前以輕微的預(yù)緊放置在 外殼16上并且阻止焊接飛濺物的滲入(圖6，上方)。在關(guān)節(jié)銷10的 縱向方向上看，密封唇26在間隔部24的高度上位于外殼16和蓋板 18之間。密封唇26的尺寸在這個方向上優(yōu)選小于h2，從而密封唇26 在焊接過程中不阻止蓋板18朝向外殼16的運動。在球窩關(guān)節(jié)8的焊 接之后的情形在圖6 (下方)看到。
此外在軸瓦14中根據(jù)圖5設(shè)置狹縫28,其從一個軸瓦開口 30朝 向一個關(guān)節(jié)軸線A的方向延伸，其中狹縫28至少延伸至最大的軸瓦 橫截面。在將球頭12導入時狹縫28和因此軸瓦開口 30擴寬，從而球 頭12可以無問題地容納在軸瓦14中，盡管球頭12的直徑大于軸瓦開 口 30的直徑。如果軸瓦14由彈性的材料制成，那么在導入球頭12 后軸瓦14很快恢復(fù)到其根據(jù)圖5的初始形狀，并且不可丟失地與關(guān)節(jié) 銷IO連接。
圖7和8示出了具有改變的軸瓦14和改變的蓋板18的球窩關(guān)節(jié) 8的第三實施方式。在軸瓦14上設(shè)置一個支承面32 (圖7上方)，軸 瓦14利用該支承面32作用在蓋板的支承面34上(圖8)，其中兩個 支承面32、 34分別構(gòu)成為一個截錐的包絡(luò)面(Mantelflache )。在將 蓋板18安裝在外殼16上之前，軸瓦14的支承面32的錐角a與蓋板 18的支承面34的錐角B是不同大小的。因為軸瓦是柔性的或可壓縮 的，所以當蓋板18被放置在外殼16上且與其焊接時，軸瓦14的錐角 a通過材料變形與蓋板18的錐角B相適配。在此用于將軸瓦14夾緊 在外殼16中的力隨著蓋板18和外殼16之間的間距的變小而連續(xù)地增 大。如果期望特別高的關(guān)節(jié)預(yù)緊，那么關(guān)于軸線A設(shè)置用于支承面32 的加強筋條36，其通過將支承面32基本上在支承面32的整個軸向延 伸上支承在球頭12上來阻止錐角a的改變。加強筋條36因此確保在球窩關(guān)節(jié)8焊接時快速的力上升。
球窩關(guān)節(jié)8優(yōu)選整合在其中一個應(yīng)當彼此鉸接連接的構(gòu)件中。例 如球窩關(guān)節(jié)8的外殼16在圖9中與一個轉(zhuǎn)向部件38，準確地說是半 徑桿39， 一體構(gòu)成。球窩關(guān)節(jié)可以整合在其中的其它汽車轉(zhuǎn)向部件例 如是例如底盤支柱、轉(zhuǎn)向橫拉桿、縱向?qū)П刍驒M向?qū)П?。因為轉(zhuǎn)向部 件38通常由金屬優(yōu)選金屬板件制成，所以例如相應(yīng)的轉(zhuǎn)向部件38的 端部部分可以通過較少的工作構(gòu)成為深拉的外殼16。
圖10和11示出球窩關(guān)節(jié)8的第四實施形式，其中在外殼16上成 型一個用于固定球窩關(guān)節(jié)8的法蘭40。這樣的由外殼16和法蘭40構(gòu) 成的組合可以特別是簡單地構(gòu)成為深拉的金屬板件。根據(jù)圖11的球窩 關(guān)節(jié)8的其它的特殊性在于位于軸瓦14和蓋板18之間的彈簧元件42。 彈簧元件42在當前情況下由兩個分彈簧構(gòu)成，其通過在將蓋板18安 裝在外殼16上時間隔部24的熔化被預(yù)緊。借助于彈簧元件42施加附 加的關(guān)節(jié)預(yù)緊可以在幾個實施方案中是有利的，以便持久地達到期望 的關(guān)節(jié)性能。類似于圖1至3的實施方式，根據(jù)第四實施方式的球窩 關(guān)節(jié)8然而可以無彈簧元件42地構(gòu)成。
為了保護球窩關(guān)節(jié)8通常也在所有其它的實施方式中設(shè)置一個密 封用波紋管44,如其例如在附圖10和11中示出。
權(quán)利要求
1. 用于制造球窩關(guān)節(jié)(8)的方法，其中將一蓋板(18)與一外殼(16)電焊接，其特征在于，蓋板(18)或外殼(16)具有至少一個間隔部(24)，所述間隔部將所述蓋板(18)在焊接之前保持在一與所述外殼(16)的過大的間距(h1)處，并且而后以這樣的方式控制或調(diào)節(jié)在焊接時流動的電流，使得所述至少一個間隔部(24)熔化一預(yù)定的量(x)，從而將蓋板(18)預(yù)緊地安裝在外殼(16)上。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，蓋板(18)通過電容 放電焊接與外殼(16)焊接。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，單獨調(diào)節(jié)間隔部 (24)所熔化的所述預(yù)定的量(x)。
4. 球窩關(guān)節(jié)，包括一外殼(16)、 一關(guān)節(jié)銷(10)、 一軸瓦(14) 和一蓋板(18)，該蓋板將軸瓦(14)夾緊在外殼(16)內(nèi)，其特征在 于，蓋板(18)設(shè)有至少一個間隔部(24),所述間隔部與外殼(16) 如此電焊接，使得所述間隔部的高度(hl )減小至一預(yù)定的尺寸(h2 )。
5. 如權(quán)利要求4所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于，間隔部(24)是 一環(huán)形凸起。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于，軸瓦(14) 具有一密封唇，該密封唇貼靠在外殼的面向蓋板的一側(cè)上。
7. 如權(quán)利要求4至6之一項所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于，軸瓦 (14)具有一軸瓦開口 (30),其中從該軸瓦開口出發(fā)設(shè)置至少一個狹縫(28),從而軸瓦開口 (30)能夠擴寬以容納一球頭(12)。
8. 如權(quán)利要求4至7之一項所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于，在軸 瓦(14 )上構(gòu)成一支承面(32 )，軸瓦(14 )以該支承面作用在蓋板(18 ) 的一支承面(34)上，其中這兩個支承面(32、 34)分別具有一截錐 的包絡(luò)面的形狀。
9. 如權(quán)利要求8所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于，在將蓋板(18) 組裝在外殼(16)上之前，軸瓦(14)的支承面的錐角(a)與蓋板(18)的支承面(34)的錐角(fi)是不同大小的。
10. 如權(quán)利要求4至9之一項所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于，在 蓋板(18)與外殼(16)焊接之后，軸瓦(14)是彈性預(yù)緊的。
11. 如權(quán)利要求4至IO之一項所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于，設(shè) 置一彈簧元件，該彈簧元件在蓋板(18)與外殼(16)焊接之后是彈 性預(yù)緊的。
12. 如權(quán)利要求4至ll之一項所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于，在 外殼(16)上成型一用于固定球窩關(guān)節(jié)(8)的法蘭。
13. 如權(quán)利要求4至12之一項所述的球窩關(guān)節(jié)，其特征在于，外 殼(16)與一汽車的轉(zhuǎn)向部件一體構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造球窩關(guān)節(jié)(8)的方法，其中將一蓋板(18)與一外殼(16)電焊接，其中蓋板(18)或外殼(16)具有至少一個間隔部(24)，所述間隔部將所述蓋板(18)在焊接之前保持在一與所述外殼(16)的過大的間距(h1)處，并且而后以這樣的方式控制或調(diào)節(jié)在焊接時流動的電流，使得所述至少一個間隔部(24)熔化一預(yù)定的量(x)，從而將蓋板(18)預(yù)緊地安裝在外殼(16)上。此外本發(fā)明涉及一種球窩關(guān)節(jié)，包括一外殼(16)、一關(guān)節(jié)銷(10)、一軸瓦(14)和一蓋板(18)，該蓋板將軸瓦(14)夾緊在外殼(16)內(nèi)，其中蓋板(18)設(shè)有至少一個間隔部(24)，所述間隔部與外殼(16)如此電焊接，使得所述間隔部的高度(h1)減小至一預(yù)定的尺寸(h2)。
文檔編號B23K11/14GK101448599SQ200780018615
公開日2009年6月3日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者H-G·厄勒斯 申請人:Trw汽車股份有限公司