球窩接頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種球窩接頭。球窩接頭（10）包括：球狀頭部（5），其設(shè)于球頭銷（4）的頂端部；球收納部（6），其用于以能夠使球狀頭部（5）相對旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)收納球狀頭部（5）；支架（7），其用于支承球狀頭部（5），并約束球頭銷（4）在軸線方向上的相對移動；以及旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)（11），其用于限制球狀頭部（5）相對于球收納部（6）的相對旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)（11）具有形成在球狀頭部（5）的卡合孔（12）和能夠插入卡合孔（12）的限制螺栓（13）?？ê峡祝?2）形成為具有在球頭銷（4）的軸線方向上較長的長徑和短徑的長孔，短徑的尺寸與卡合凸部（13a）的直徑尺寸相等。
【專利說明】球窩接頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種球窩接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]球窩接頭是萬向接頭的一種，其是用于將各種構(gòu)件彼此之間以能夠使其向任意方向自由搖動(自由相對旋轉(zhuǎn))的方式樞接起來的接合零件。球窩接頭用在車輛用的懸掛機(jī)構(gòu)等各種領(lǐng)域中。
[0003]在JP2005 — 121141A中公開了如下內(nèi)容:在建筑物等的構(gòu)造物上設(shè)置減振阻尼器時使用球窩接頭來代替U形夾(日文:々PO)。圖5A和圖5B是表示使用球窩接頭103在減振對象的構(gòu)造物的構(gòu)造體102 (支承物、柱、梁等)上設(shè)置了作為減振阻尼器101的液體阻尼器后的狀態(tài)的圖。
[0004]如圖5B所示，球窩接頭103包括:球狀頭部105，其設(shè)于球頭銷104的頂端部；球收納部106，其用于收納球狀頭部105 ;支架107，其用于在球收納部106內(nèi)將球狀頭部105支承為能夠自由旋轉(zhuǎn)；以及板108，其安裝于球收納部106的后部。將球頭銷104與減振阻尼器101的一端側(cè)的桿IOla連結(jié)，并將球收納部106固定于構(gòu)造體102，從而能夠借助球窩接頭103將減振阻尼器101與構(gòu)造體102連結(jié)起來。
[0005]如圖5A所示，沿減振阻尼器101的軸線方向(X方向)作用于該減振阻尼器101的軸向力Fx經(jīng)由球窩接頭103、即經(jīng)由球頭銷104的球狀頭部105、支架107、板108被傳遞至構(gòu)造體102。由此，減振阻尼器101能夠被可靠地約束在軸向上，從而能夠順暢地進(jìn)行工作。
[0006]此外，當(dāng)與軸線方向正交的兩個方向(Y方向和Z方向)上的力(Fy、Fz)作用于減振阻尼器101時，由于球狀頭部105在球收納部106內(nèi)向任意方向旋轉(zhuǎn)，因此球頭銷104能夠相對于球收納部106向任意方向搖動。因而，減振阻尼器101相對于球窩接頭103的搖動能夠不被約束地容許，搖動轉(zhuǎn)矩幾乎未被傳遞至構(gòu)造體102。因此，能夠抑制在減振阻尼器101、接合部產(chǎn)生彎曲力矩。
[0007]此外，當(dāng)轉(zhuǎn)矩T繞減振阻尼器101的軸線起作用時，由于在球收納部106內(nèi)的球狀頭部105的旋轉(zhuǎn)不受約束，因此球頭銷104與減振阻尼器101 —起旋轉(zhuǎn)。因此，能夠防止較大的轉(zhuǎn)矩T被傳遞至構(gòu)造體102的情況。
[0008]因而，通過利用上述那樣的球窩接頭103將減振阻尼器101與構(gòu)造體102連結(jié)起來，能夠抑制除軸向力以外的無用的力、轉(zhuǎn)矩作用于減振阻尼器101的情況。而且，與利用通常的U形夾將減振阻尼器101接合起來的情況相比，在利用上述球窩接頭103的情況下，能夠更可靠且有效地進(jìn)行接合部中的軸向力傳遞。由此，能夠使接合部小型化以及簡單化，并且能夠縮小接合部處的間隙(日文:力夕)(為了組裝而必要的最小限度的間隙)，因此能夠使減振阻尼器自微小變形的階段起就可以可靠且有效地工作。
[0009]但是，在減振阻尼器不是像液體阻尼器那樣通過軸向力進(jìn)行工作的形式的減振阻尼器，而例如是像慣性質(zhì)量阻尼器那樣產(chǎn)生繞阻尼器的軸線的轉(zhuǎn)矩的形式的減振阻尼器，即通過在減振阻尼器與作為減振對象的構(gòu)造體之間傳遞轉(zhuǎn)矩來進(jìn)行工作的形式的減振阻尼器的情況下，當(dāng)使用球窩接頭103將減振阻尼器與構(gòu)造體102接合時，減振器整體相對于構(gòu)造體102發(fā)生旋轉(zhuǎn)(空轉(zhuǎn))，可能導(dǎo)致減振阻尼器無法有效地工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使利用轉(zhuǎn)矩進(jìn)行工作的形式的減振阻尼器有效地工作的球窩接頭。
[0011]根據(jù)本發(fā)明一技術(shù)方案，能夠提供一種球窩接頭，其中，該球窩接頭包括:球狀頭部，其設(shè)于球頭銷的頂端部；球收納部，其用于以能夠使球狀頭部相對旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)收納該球狀頭部；支架，其用于在球收納部內(nèi)支承球狀頭部并約束球頭銷的在軸線方向上的相對移動；以及旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)，其設(shè)于作為同球頭銷的軸線方向正交且穿過球狀頭部的中心的平面與球狀頭部的周面的交線的虛擬圓的位置，用于限制球狀頭部相對于球收納部的相對旋轉(zhuǎn)；該旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)具有:卡合孔，其形成在球狀頭部的周面；和限制螺栓，在其頂端部形成有能夠插入卡合孔的、截面呈圓形的卡合凸部，該限制螺栓自球收納部的外側(cè)旋裝于球收納部；該卡合孔的中心形成在虛擬圓的圓周上，該卡合孔形成為長孔，該長孔具有在球頭銷的軸線方向上較長的長徑和在該卡合孔的沿著虛擬圓的周向的短徑，短徑的尺寸與卡合凸部的直徑尺寸相等。
[0012]以下，一邊參照添附的附圖一邊對本發(fā)明的實(shí)施方式、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)詳細(xì)地進(jìn)行說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的球窩接頭的剖視圖。
[0014]圖1B是表示從I B — I B線觀察圖1A的狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0015]圖1C是表示圖1A的I C — I C線的截面的剖視圖。
[0016]圖1D是表示從I D — I D線觀察圖1A的狀態(tài)的俯視圖。
[0017]圖2A是將圖1C的II A部放大后進(jìn)行表示的放大圖。
[0018]圖2B是表示圖2A的II B — II B線的截面的剖視圖。
[0019]圖2C是表示圖2A的II C 一 II C線的截面的剖視圖。
[0020]圖3A是用于說明球狀頭部繞X軸旋轉(zhuǎn)的情況的說明圖。
[0021]圖3B是用于說明球狀頭部繞Y軸旋轉(zhuǎn)的情況的說明圖。
[0022]圖3C是用于說明球狀頭部繞Z軸旋轉(zhuǎn)的情況的說明圖。
[0023]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的球窩接頭的變形例的圖。
[0024]圖5A是表示使用以往的球窩接頭來將減振阻尼器與構(gòu)造體接合后的狀態(tài)的概略圖。
[0025]圖5B是表示以往的球窩接頭的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1A?圖1D是表示本實(shí)施方式的球窩接頭10的圖。
[0027]本實(shí)施方式的球窩接頭10用于將減振阻尼器I設(shè)于構(gòu)造物。球窩接頭10包括:球頭銷4，其用于連結(jié)減振阻尼器I的桿Ia ;球狀頭部5，其設(shè)于球頭銷4的頂端部；球收納部6，其用于以能夠使球狀頭部5相對旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)收納該球狀頭部；支架7，其用于在球收納部6內(nèi)支承球狀頭部5，并約束球頭銷4的向軸線方向的相對移動；以及板8，其安裝于球收納部6的后部。由此，球窩接頭10允許球頭銷4相對于球收納部6向任意方向搖動，同時約束球頭銷4在軸線方向上的相對移動。
[0028]球窩接頭10還包括:旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11，其用于約束球狀頭部5相對于球收納部6的繞軸線的相對旋轉(zhuǎn)。由此，球窩接頭10能夠進(jìn)行從減振阻尼器I的桿Ia至構(gòu)造物的轉(zhuǎn)矩傳遞，特別是能夠設(shè)置如旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量阻尼器那樣、通過在阻尼器與構(gòu)造體之間傳遞轉(zhuǎn)矩來進(jìn)行工作的形式的減振阻尼器I。
[0029]另外，在以下的說明中，如圖1A?圖1D所示，將球頭銷4的軸線方向設(shè)為X方向，將繞該X方向的旋轉(zhuǎn)稱作繞X軸旋轉(zhuǎn)。此外，將穿過球狀頭部5的中心且與X方向正交的方向、即將一對旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11彼此連結(jié)起來的方向稱作Y方向，將繞該Y方向的旋轉(zhuǎn)稱作繞Y軸旋轉(zhuǎn)。而且，將與X方向和Y方向這兩個方向正交的方向稱作Z方向，將繞該Z方向的旋轉(zhuǎn)稱作繞Z軸旋轉(zhuǎn)。在圖1中，出于方便，以這樣的方式定義了球窩接頭10的朝向:X方向和Y方向相互正交的方向?yàn)樗椒较颍琙方向?yàn)殂U垂方向。
[0030]旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11設(shè)于作為同球頭銷4的軸線方向(X方向)正交且穿過球狀頭部5的中心的平面與球狀頭部5的周面的交線的虛擬圓的位置處(即球狀頭部5上的、與軸線正交的截面為最大時的位置)，其約束球狀頭部5相對于球收納部6的相對旋轉(zhuǎn)(繞X軸旋轉(zhuǎn))。
[0031]旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11具有:卡合孔12，其形成在球狀頭部5的周面；和限制螺栓13，在其頂端部形成有能夠插入卡合孔12的、截面呈圓形的卡合凸部13a。限制螺栓13自球收納部6的外側(cè)旋裝于球收納部6。由此，卡合凸部13a插入卡合孔12，能夠限制球狀頭部5旋轉(zhuǎn)。
[0032]卡合孔12的中心位置形成在與上述虛擬圓的圓周上一致的位置處。卡合孔12形成為長孔，該長孔具有在球頭銷4的軸線方向(X方向)上較長的長徑和在與軸線方向正交的Z方向上較短的短徑。短徑的尺寸設(shè)定為與限制螺栓13的頂端部處的卡合凸部13a的直徑尺寸相等。由此，限制螺栓13的頂端部處的卡合凸部13a與卡合孔12之間在Z方向上沒有間隙，以大致密接的狀態(tài)插入。另一方面，卡合凸部13a在X方向上能夠在卡合孔12的長徑范圍內(nèi)相對移動。
[0033]參照圖2A?圖2C，對卡合孔12與卡合凸部13a之間的卡合狀態(tài)進(jìn)行說明。
[0034]若將卡合孔12的長徑(長孔長徑)設(shè)為D，將限制螺栓13的頂端部處的卡合凸部13a的直徑(螺栓頂端直徑)設(shè)為Φ，則卡合孔12的短徑(長孔短徑)大致為Φ。在該情況下，能夠在卡合孔12與卡合凸部13a之間確保長徑D與卡合凸部13a的直徑Φ的差值大小的間隙。如圖2B和圖2C所示，作為可移動量，能夠分別在卡合凸部13a的兩側(cè)確保大小與(D — Φ) / 2相當(dāng)?shù)拈g隙，從而能夠允許在該間隙范圍內(nèi)卡合孔12和卡合凸部13a之間的在X方向上的相對移動。
[0035]另外，由于在卡合孔12的形成位置處，球狀頭部5的球面與球頭銷4的軸線方向大致平行，因此在該位置處幾乎不存在自球狀頭部5向球收納部6的軸向力的傳遞(接觸面的壓縮應(yīng)力幾乎為O)。因此，即使在該位置處形成卡合孔12，也不會出現(xiàn)截面缺損的問題。[0036]通過設(shè)置旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11，由于卡合凸部13a插入卡合孔12，因此能夠約束卡合孔12相對于卡合凸部13a的在Z方向上的相對移動。因而，能夠通過卡合孔12與卡合凸部13a相卡合來可靠地約束球狀頭部5相對于球收納部6的沿著虛擬圓的周向的相對旋轉(zhuǎn)、即球頭銷4相對于球收納部6的繞X軸的旋轉(zhuǎn)。此外，由于卡合孔12能夠相對于卡合凸部13a在長徑D的范圍內(nèi)移動，因此不受約束地容許球頭銷4相對于球收納部6的向各方向的搖動。
[0037]S卩，如圖3A所示，能夠利用旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11 (更具體地講，是利用由限制螺栓13的頂端部處的卡合凸部13a所產(chǎn)生的承壓力)可靠地約束球狀頭部5相對于球收納部6的繞X軸的旋轉(zhuǎn)。
[0038]而且，如圖3B所示，限制螺栓13成為旋轉(zhuǎn)中心而不受約束地自由容許繞Y軸旋轉(zhuǎn)。
[0039]而且，如圖3C所示，繞Z軸的旋轉(zhuǎn)被限制在形成為長孔的卡合孔12相對于卡合凸部13a能夠進(jìn)行移動的、長徑D的范圍內(nèi)，且在該范圍內(nèi)不受約束地容許繞Z軸的旋轉(zhuǎn)。因而，在該可移動量的范圍內(nèi)，能夠如圖1B所示的那樣、不受約束地容許球頭銷4相對于球收納部6的繞Z軸的旋轉(zhuǎn)、即減振阻尼器I相對于球窩接頭10的向Y方向的搖動。
[0040]在圖3B所示的繞Y軸的旋轉(zhuǎn)和圖3C所示的繞Z軸的旋轉(zhuǎn)同時發(fā)生的情況下，與此相伴隨，卡合孔12在相對于卡合凸部13a向任意方向傾斜的同時在長徑D的范圍內(nèi)移動，能夠不受妨礙地容許球頭銷4的向任意方向的搖動。
[0041]就旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11的尺寸而言，例如在球狀頭部5的直徑Φ為190mm、卡合孔12的長徑D與卡合凸部13a的直徑Φ的差值即可移動量為4mm (單側(cè)為2mm)的情況下，在Y方向上允許的搖動范圍Λ Θ (圖1B)為Λ Θ =2 / (190 / 2)=0.021rado因而，能夠不受妨礙地確保在將各種減振阻尼器設(shè)于構(gòu)造物時所需的I / 50左右的變形角，能夠確保充分的變形追隨性能。
[0042]通過使用以上那樣的球窩接頭10來將減振阻尼器I與作為減振對象的構(gòu)造物的構(gòu)造體接合，能夠不受妨礙地容許減振阻尼器I向各方向的搖動，除此之外，利用旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11還能夠可靠地約束減振阻尼器I的繞軸線的旋轉(zhuǎn)。
[0043]因而，即使設(shè)置如旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量阻尼器那樣、進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳遞的形式的減振阻尼器1，在能夠使減振阻尼器I不受妨礙地工作的基礎(chǔ)上，與使用U形夾的情況相比，能夠合理地設(shè)置減振阻尼器I。
[0044]另外，在本實(shí)施方式的球窩接頭10中，將一對旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11以隔著球狀頭部5的中心的方式相對配置，但是，只要是能夠利用旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11 一邊約束球狀頭部5相對于球收納部6的繞X軸的旋轉(zhuǎn)一邊允許其向各方向的搖動即可，也可以將旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11設(shè)于一個位置或三個以上的位置。
[0045]但是，在隔著球狀頭部5的中心而相對的位置處分別相對地配置旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11，能夠使旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11構(gòu)成一對來約束旋轉(zhuǎn)，從而在繞Y軸旋轉(zhuǎn)時，這兩個旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11 一同成為旋轉(zhuǎn)中心，因此能夠提高整體的平衡性。
[0046]此外，旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩阻力與限制螺栓13的根數(shù)成正比，因此在傳遞轉(zhuǎn)矩特別大的情況下，也考慮到例如像圖4所示的那樣設(shè)置多對乃至許多對的旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11的做法。[0047] 圖4是表示將三對旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11以大致等間隔的方式配置后的狀態(tài)的剖視圖。在該情況下，由于六根限制螺栓13全部用來約束旋轉(zhuǎn)，因此每個限制螺栓13的所需的承壓力為使用一個限制螺栓13的情況時的I / 6即可。
[0048]利用本實(shí)施方式的球窩接頭10來將減振阻尼器I與構(gòu)造體接合時，發(fā)揮如下所示的效果。
[0049]由于球窩接頭10約束了阻尼器繞軸線方向的旋轉(zhuǎn)，因此能夠傳遞轉(zhuǎn)矩。此外，由于球窩接頭10未約束阻尼器繞與軸線正交的軸線的旋轉(zhuǎn)(搖動)，因此能夠抑制在接合部產(chǎn)生彎曲力矩。
[0050]而且，由于球窩接頭10是僅包括作為防止繞軸旋轉(zhuǎn)用的銷的限制螺栓和供該限制螺栓插入的卡合孔的構(gòu)造，因此能夠?qū)⒅圃斐杀疽种频幂^低。
[0051]而且，在將限制螺栓的頂端部的卡合凸部插入卡合孔之后，利用該限制螺栓的承壓力處理轉(zhuǎn)矩，因此呈現(xiàn)出在力學(xué)上比較明了的抗性機(jī)制(日文:抵抗^力二 X ^)。
[0052]另外，作為球窩接頭10的構(gòu)造雖然也考慮了多種結(jié)構(gòu):利用球狀頭部與球收納部之間的摩擦阻力傳遞轉(zhuǎn)矩、或者將上述實(shí)施方式中的限制螺栓的頂端部按壓在球狀頭部的表面從而產(chǎn)生摩擦阻力、并利用該摩擦阻力傳遞轉(zhuǎn)矩，但在這樣的情況下，繞與軸線正交的軸線的旋轉(zhuǎn)(搖動)會被摩擦阻力阻礙。
[0053]相對于此，就本實(shí)施方式的球窩接頭10而言，將卡合凸部以其與卡合孔之間不產(chǎn)生摩擦阻力的程度插入該卡合孔，并利用限制螺栓的承壓力傳遞轉(zhuǎn)矩，因此能夠僅約束阻尼器繞軸線的旋轉(zhuǎn)而允許其向其他方向的搖動。
[0054]而且，與使用U形夾來約束繞軸線的旋轉(zhuǎn)的情況相比，在使用球窩接頭10的情況下，在能夠縮小接合部的所需的長度的基礎(chǔ)上，還能夠縮小接合部的間隙，因此能夠提高現(xiàn)場施工性。
[0055]例如，在利用U形夾接合1200kN的減振阻尼器I的情況下，包含U形夾在內(nèi)的所需的整個長度為1685mm，但是，在利用本實(shí)施方式的球窩接頭10接合同樣規(guī)格的減振阻尼器I的情況下，包含球窩接頭10在內(nèi)的所需的整個長度僅為1360mm，能夠小型化約20%。
[0056]而且，在作用于接合部的轉(zhuǎn)矩(繞阻尼器的軸線旋轉(zhuǎn)的力)較大的情況下，通過設(shè)置多個旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11來增加旋轉(zhuǎn)防止用的限制螺栓13的根數(shù)，能夠確保與螺栓根數(shù)成正比的轉(zhuǎn)矩阻力。另外，在設(shè)置多個旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11的情況下，優(yōu)選的是，將所有上述旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)11配置在球狀頭部5上的、與軸線正交的截面為最大時的位置(與穿過球狀頭部的中心的軸線正交的截面的位置)的圓周上。
[0057]以上，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但上述實(shí)施方式僅表示了本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，其并不是用于將本發(fā)明的保護(hù)范圍限定于上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)的主旨。
【權(quán)利要求】
1.一種球窩接頭，其中， 該球窩接頭包括: 球狀頭部，其設(shè)于球頭銷的頂端部； 球收納部，其用于以能夠使上述球狀頭部相對旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)收納上述球狀頭部； 支架，其用于在上述球收納部內(nèi)支承上述球狀頭部，并約束上述球頭銷的在軸線方向上的相對移動；以及 旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)，其設(shè)于作為同上述球頭銷的軸線方向正交且穿過上述球狀頭部的中心的平面與上述球狀頭部的周面的交線的虛擬圓的位置，用于限制上述球狀頭部相對于上述球收納部的相對旋轉(zhuǎn)； 上述旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)具有:卡合孔，其形成在上述球狀頭部的周面；和限制螺栓，在其頂端部形成有能夠插入上述卡合孔的、截面呈圓形的卡合凸部，該限制螺栓自上述球收納部的外側(cè)旋裝于上述球收納部； 上述卡合孔的中心形成在上述虛擬圓的圓周上，上述卡合孔形成為長孔，該長孔具有在上述球頭銷的軸線方向上較長的長徑和在上述卡合孔的沿著上述虛擬圓的周向的短徑，上述短徑的尺寸與上述卡合凸部的直徑尺寸相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球窩接頭，其中， 上述旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)沿著上述虛擬圓的周向以空開間隔的方式設(shè)有多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球窩接頭，其中， 一對上述旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)以隔著上述球狀頭部的中心的方式相對配置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球窩接頭，其中， 多對上述旋轉(zhuǎn)限制機(jī)構(gòu)分別以隔著上述球狀頭部的中心的方式相對配置。
【文檔編號】F16C11/06GK103573800SQ201310331983
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】磯田和彥, 岡本真成, 火箱義文 申請人:凱邇必系統(tǒng)機(jī)械股份有限公司