CN101218448B - 具有整体的起伏膜区域的恒速万向节护套 - Google Patents
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Abstract
一种用于铰接接头的护套盖组件。铰接接头包括第一转动构件和第二转动构件。护套包括由第一材料构成的第一部位和由第二材料构成的第二部位。第一部位联接到护套盖组件的第二部位上。
Description
技术领域
本发明涉及护套盖组件(boot cover assembly)，尤其涉及一种由至少两种不同材料构成的恒速万向节(CVJ)护套盖组件。
背景技术
万向接头尤其是恒速万向节，用于在两个转动构件之间传输扭矩。转动构件通常通过保持架(cage)或叉头(yoke)而相互连接，该保持架或叉头允许转动构件与其各自的轴线相对成角度地运转。恒速万向节和类似的转动联接器通常包括护套盖组件，以便在运行中装入和保护联接器。由于护套盖组件部分为柔性的，故护套盖组件能够围绕接头密封并允许接头的铰接(articulation)和相对的轴向运动。护套盖组件密封接头内的润滑剂以便降低摩擦并延长接头寿命。护套盖组件还密封外面的灰尘、水分和其它污染物以便保护接头的功能性。然而，护套盖组件内的泄漏会降低接头寿命，而润滑脂中的污染物会扰乱润滑脂的化学成分，从而降低其性能。
万向接头通常通过其运行特性而进行分类。一个重要的运行特性与在此相连接的两个轴的相对角速度有关。在恒速型万向接头中，两个轴的瞬时角速度总是相等，而不管两个轴之间的相对角取向。在非恒速型万向接头中，两个轴的瞬时角速度随着角取向而变化(尽管整个转动的平均角速度相等)。另一个重要的运行特性是接头允许两个轴之间相对轴向运动的能力。固定接头不允许这种相对运动，而滑动(plunge)接头则允许。
图1示出了现有技术的CVJ 20。CVJ 20包括受动端22和驱动端24。CVJ 20还包括接头组件26，该接头组件26通过在其间连接 的护套盖组件30联接到轴28上。CVJ 20还包括密封受动端22的润滑脂盖32。护套盖组件30包括金属盖34和柔性护套40。金属盖34的一部分在护套40上卷曲以便附接于其上。护套盖组件30在运行时保护CVJ 20的运动部分。接头组件26包括第一转动构件42、第二转动构件44和多个球体46。轴28相对于第二转动构件44开有键槽以便允许在其之间的轴向运动。金属盖34具有轴向长度L1，该轴向长度L1限定为金属盖34从第一转动构件42延伸至金属盖34卷曲附接部的轴向距离。
接头组件26可以是任何类型铰接的万向接头，包括滑动三脚架、固定三脚架、滑动球接头和固定球接头。在共同所有的美国专利US6817950、US6776720、US6533669和US6368224以及美国专利US5899814中公开了典型的接头组件，这些专利的公开内容在此通过引用全部并入本文中。像在这里所更为详细的论述那样，护套40尤其适于接头组件26。在CVJ 20运行时，护套40适应接头组件26和轴28的相对轴向移动，同时保持其间的密封。
继续参照图1尤其是参照图2，现有技术的护套40包括具有小端54、大端56、中间部位58和曲形部位60的本体。如图1所示，小端54联接到轴28上，大端56相对于金属盖34卷曲而该金属盖34又联接到第一转动构件42上。小端54可通过常用类型的‘软管夹’连接器或任何其它的适当装置联接到轴28上。
虽然护套盖组件30可适于当前的应用，但CVJ 20较大的相对运行角度会造成轴28接触大端56。为避免这种接触，要求金属盖34和轴28之间具有较大间隙。然而，金属盖34最后的较大直径将会增加CVJ 20的重量。同样为了避免这种接触，可提供较短的轴向长度L1以便在CVJ 20中允许较大的铰接或者较大的运行。然而，较短的轴向长度L1将会在金属盖34和大端56之间的卷曲连接部产生较大应力，因为轴28和第二转动构件44之间的轴向运动会造成曲形部位60卷起，而较大运行角度的运行会在护套40内至少部分地 引起经由卷曲连接部传输的应力。此外，CVJ 20的转速(超过大约10000转/分钟)在护套40上施加了离心力，该离心力可扭曲护套40的形状并会施加额外的应力和作用力到卷曲连接部内。
此外，护套盖组件的改进的制造工艺将会起到降低重量和简化制造的作用。金属盖34和护套40之间的卷曲连接部如未适当地卷曲或应力过大时会允许泄漏。在CVJ 20内较大的铰接或较大的轴向运动可造成卷曲连接部内较大的拆分应力和作用力。这些增加的拆分应力和作用力可造成卷曲连接部过早的失效。也就是说，在曲形部位60内可承受的应力值、作用力值和挠曲值在护套盖组件30的卷曲连接部内不能承受。此外，所需的护套盖组件将在盖和护套之间提供比现有技术的卷曲连接部更为可靠的互连。
因此，所需要的是一种护套盖组件，其可适应接头组件内较大的轴向延伸和相对角度、降低重量、简化制造以及生产更为可靠的护套盖组件。
发明内容
本发明的实施例包括用于铰接接头的护套盖组件。铰接接头包括第一转动构件和第二转动构件。护套包括由第一材料构成的第一部位和由第二材料构成的第二部位。第一部位联接到护套盖组件的第二部位上。
本发明另一个实施例包括铰接接头，该铰接接头具有第一转动构件、联接第一转动构件并与其同心定位的第二转动构件和护套盖组件。护套盖组件至少由两种不同材料构成，且护套盖组件选择性地既联接到第一转动构件上又联接到第二转动构件上。
附图简要说明
现在将通过示例并结合附图对本发明进行描述，图中：
图1为现有技术的恒速万向节的截面图。
图2为现有技术的护套的截面图。
图3为根据本发明实施例的接头组件的截面图。
图4为根据本发明实施例的护套盖组件的截面图。
图4A为图4中4A处所表示的图4一部分的放大图。
图4B为图4中4B处所表示的图4一部分的放大图。
图5为图4护套盖组件的局部放大截面图。
图5A为图5中5A处所表示的图5一部分的放大图。
图6为根据本发明的护套盖组件实施例的局部放大截面图。
图7为根据本的护套盖组件另一个实施例的截面图。
详细说明
图3示出了具有受动端122和驱动端124的接头120。接头120还包括联接到轴128上的接头组件126。护套盖组件130连接在接头组件126和轴128之间。润滑脂盖132密封接头120的受动端122。接头组件126包括第一转动构件142、第二转动构件144和多个球体146。如图所示，轴128相对于第二转动构件144开有键槽。
图4和图5更为详细地示出了护套盖组件130。护套盖组件130起到保护接头120运动部分的作用。然而不像现有技术的护套盖组件30，护套盖组件130不包括惯常的金属盖。护套盖组件130包括盖部154、护套部156和联接区158。
如下文所论述的那样，盖部154由第一材料162构成而护套部156由第二材料164构成。图3至图5中以直线表示的联接区158优选为既包含第一材料162又包含材料164的区域，该区域在其之间既展示了化学粘结(bonding)又/或展示了物理粘结(如图5A中所最好看到的那样)。图3至图5示出了形成在盖部154至少一部分上的密封部160。密封部160优选由柔性材料构成以便确保盖部154和第一转动构件142之间的密封。
盖部154具有邻接第一转动构件142的沿径向延伸的环形面170以及在第一转动构件142和联接区158之间延伸的沿轴向延伸的圆柱体172。圆柱体172具有轴向长度L2(见图4)，该轴向长度L2由盖部154自第一转动构件142延伸至联接区158的距离所限定。如图所示，护套盖组件130的轴向长度L2短于护套盖组件30的轴向长度L1(见图1)。
盖部154还包括沿轴向延伸的唇缘174(图3和图4)，该唇缘174可结合保持卷边(retention bead)176(如图4A中所最好看到的那样)。盖部154可结合自此延伸的整体密封件178(如图4B中所最好看到的那样)。保持卷边176可定位在第一转动构件142的圆槽内(未示出)以便在盖部154和第一转动构件142提供更为有效的密封。盖部154还包括孔180以便允许紧固件(未示出)直接将盖部154紧固到第一转动构件142上。整体密封件178包括凸起的环部。
护套盖组件130可通过注射模制而成。在护套盖组件130的模制工艺期间，模具(未示出)准备用于两次注射(two-shot injection)。护套盖组件130可在包括至少导入第一材料162和第二材料164的单次工艺中模制。模具包括盖区和护套区。当将第一材料注入盖区而第二材料注入护套区时，护套盖组件130可模制成图3至图5中所示出的形状。然后允许模制的护套盖组件凝固，从而形成了护套盖组件130。
第一材料162优选为相对刚性的材料，并且可选自热塑性聚酯树脂的种类，尤其是聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或者可以是热塑性硫化胶(TPV)、尼龙或尼龙混合物。第一材料162还可以是树脂和填料以便增加刚性和强度。同样优选地，第一材料162具有处于70左右至150左右洛氏硬度R、40左右至140左右洛氏硬度M或大于70左右邵氏硬度D范围内的硬度值。虽然 优选的是诸如碳纤维和玻璃纤维的填料，但也可使用和预期树脂相适合的其它填料。
第二材料164优选为柔性材料，且可以是塑料或例如橡胶、硅树脂或热塑性弹性体(TPE)的任何弹性体。同样优选地，第二材料164具有处于大约55至75邵氏硬度A或大约35至55邵氏硬度D范围内的硬度值，且甚或更优选地具有大约40至44邵氏硬度D的硬度。由于在两次注塑工艺中希望在联接区158中形成粘结，故特别适合典型护套盖组件130环境的材料对于第一材料162为相对刚性的热塑性聚酯而对于第二材料164为热塑性弹性体。
密封部160在盖部154和第一转动构件142之间提供了更为可靠的密封。密封部160和保持卷边176优选由诸如柔性热塑性塑料的密封材料构成，并且可以由与第二材料164相同的材料构成。尽管可使用包括包覆成型(overmolding)或焊接的其它工艺，但密封部160、保持卷边176和整体密封件178优选在模制工艺期间通过向模具注入密封材料而形成。优选地，密封部160大约厚为2至3毫米。当紧固件经过孔180插入以便将盖部154紧固到第一转动构件142上时，整体密封件178期望处于压缩状态并对第一转动构件施加作用力，从而在其之间提供了正作用密封。
由模制工艺引起的压力确保联接区158在盖部154和护套部156之间提供可靠的粘结。模制工艺的压力和树脂(第一塑料162、第二塑料164)在模具内的流动提供了既化学粘结又物理粘结的联接区158(像图5A中所最好示出的那样)。化学粘结可以是交联的。联接区158在盖部154和护套部156之间形成了在接头120运行时选择性地处于剪切、压缩和拉伸状态的粘结。这些剪切、压缩和拉伸作用力至少是护套盖组件130内由于接头120的扭动和转动而引起挠曲的结果。
盖部154和护套部156之间的连接比现有技术的卷曲连接更加抗拆分应力和作用力。也就是说，护套盖组件30的卷曲连接部承受 不了可在护套盖组件130的联接区158内承受的应力、作用力和挠曲值。这种更有抵抗力的连接可更好地接收接头120内较大的铰接和轴向运动。
此外，根据本发明的一个方面，盖部154的第一材料162比用于生产现有技术的典型金属盖34的金属轻。因此，在装配时，护套盖组件130提供了较轻的接头120。此外，由于护套盖组件130的轴向长度L2短于护套30的轴向长度L1，故轴128可短于现有技术的轴28。较短轴128可有助于降低转动接头120的重量。而且，减小的轴向长度L2将会在轴128接触护套盖组件130之前允许在接头120内较大角度的铰接。
图6示出了护套盖组件230的备选实施例。护套盖组件230意图用于像护套盖组件130那样的相似应用，并且包括第一部位254、第二部位256和联接部258。联接部258在第一部位254和第二部位256之间提供了连接。第一部位254由第一材料262构成，而第二部位256由第二材料264构成。优选地，第一部位254和第二部位256模制在联接部258上。一个实施例中，第一部位254和第二部位256同时模制在联接部258上。尽管联接部258可以是具有磷酸盐涂层的不锈钢带，但联接部258可以由其它金属和其它涂层或者其它适当的材料构成。同样地，联接部258并不限于图6实施例所示出的形状，而是可以为任何适当的形状。
图7示出了护套盖组件330的另一个备选实施例。护套盖组件330意图用于像护套盖组件130那样的不同应用，例如其中不需要内部起伏膜的固定接头。护套盖组件330包括第一部位354、第二部位356和联接部358。第一部位354由第一材料362构成，而第二部位356由第二材料364构成。联接部358在第一部位354和第二部位356之间提供了结构连接。优选地，第一部位354和第二部位356模制在联接部358上。一个实施例中，第一部位354和第二部位356同时模制在联接部358上，如下文所论述的那样。联接部358优选由 与联接部258相同的材料构成。
第一材料262、362优选为相对刚性的材料，并且可选自热塑性聚酯树脂的种类，尤其是聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。第一材料262、362在注塑到金属联接部258、358上时形成牢固的粘结，尤其是在联接部258、358提供有磷酸盐涂层时。备选地，第一部位254、354可以由树脂和填料模制而成以便增加刚性和强度。尽管优选的是诸如碳纤维和玻璃纤维的填料，但也可使用和预期树脂相适合的其它填料。
第二材料264、364优选为柔性材料，并且可以是塑料或诸如橡胶、硅树脂或其它热塑性弹性体(TPE)的任何弹性体。第二材料264、364还在模制到金属联接部258、358上时形成牢固的粘结，尤其是在联接部258、358提供有磷酸盐涂层时。密封部260优选以类似于密封部160那样的方式形成。
尽管根据包括执行本发明优选实施方式的特定示例对本发明进行了描述，但本领域普通技术人员将会理解上文中所述系统的多种变型和改变仍将落入本发明像所附权利要求中所列出那样的精神和范围内。
Claims (22)
1.一种用于铰接接头的护套盖组件，所述铰接接头包括第一转动构件和第二转动构件，所述护套盖组件包括：
由第一材料构成的第一部位；和
由不同于所述第一材料的第二材料构成的第二部位，其中，所述护套盖组件的所述第一部位在形成所述第一部位期间紧固到所述护套盖组件的所述第二部位上。
2.根据权利要求1所述的护套盖组件，其特征在于，所述护套盖组件还包括置于所述第一部位和所述第二部位之间的联接区，所述联接区既包括所述第一材料又包括所述第二材料。
3.根据权利要求2所述的护套盖组件，其特征在于，所述联接区包括化学粘结。
4.根据权利要求2所述的护套盖组件，其特征在于，所述联接区包括物理粘结。
5.根据权利要求1所述的护套盖组件，其特征在于，所述护套盖组件还包括置于所述第一部位和所述第二部位之间的联接装置，所述第一部位和所述第二部位中的至少一个被模制到所述联接装置上。
6.根据权利要求5所述的护套盖组件，其特征在于，所述第一部位和所述第二部位同时模制到所述联接装置上。
7.根据权利要求1所述的护套盖组件，其特征在于，所述护套盖组件还包括定位在所述护套盖组件的所述第一部位和所述第一转动构件之间的卷边。
8.根据权利要求1所述的护套盖组件，其特征在于，所述第二部位选择性地联接到所述铰接接头的所述第二转动构件上。
9.根据权利要求1所述的护套盖组件，其特征在于，所述第一部位选择性地联接到所述铰接接头的所述第一转动构件上。
10.根据权利要求1所述的护套盖组件，其特征在于，所述第二材料选自热塑性弹性体、橡胶和硅树脂。
11.根据权利要求1所述的护套盖组件，其特征在于，所述第一材料选自PBT、PET和充填的聚酯树脂。
12.根据权利要求1所述的护套盖组件，其特征在于，所述护套盖组件还包括在所述第一部位的至少一部分上形成的密封部。
13.一种铰接接头，包括：
第一转动构件；
第二转动构件，所述第二转动构件联接所述第一转动构件并与其同轴定位；和
护套盖组件，所述护套盖组件包括：
由第一材料构成的第一部位；和
由不同于所述第一材料的第二材料构成的第二部位，其中，所述护套盖组件的所述第一部位在形成所述第一部位期间紧固到所述护套盖组件的所述第二部位上，
其中，所述扩套盖组件选择性地既联接到所述第一转动构件上又联接到所述第二转动构件上。
14.根据权利要求13所述的铰接接头，其特征在于，所述第二部位是护套部，且所述第一部位是盖部。
15.根据权利要求14所述的铰接接头，其特征在于，所述铰接接头还包括置于所述护套部和所述盖部之间的联接区，所述联接区既包括所述第一材料又包括所述第二材料。
16.根据权利要求14所述的铰接接头，其特征在于，所述铰接接头还包括置于所述护套部和所述盖部之间的联接装置，所述护套部和所述盖部中的至少一个被模制到所述联接装置上。
17.根据权利要求13所述的铰接接头，其特征在于，所述护套盖组件中的至少一部分选自热塑性弹性体、橡胶和硅树脂。
18.根据权利要求13所述的铰接接头，其特征在于，所述护套盖组件中的至少一部分由选自PBT、PET和充填的聚酯树脂的材料制成。
19.根据权利要求13所述的铰接接头，其特征在于，所述铰接接头还包括至少部分地置于所述第一转动构件和所述护套盖组件之间的密封部，所述密封部形成在所述盖部的至少一部分上。
20.根据权利要求19所述的铰接接头，其特征在于，所述密封部包括整体密封件和保持卷边。
21.根据权利要求19所述的铰接接头，其特征在于，所述密封部包括至少部分地置于槽内的卷边，所述槽形成在所述第一转动构件内。
22.根据权利要求19所述的铰接接头，其特征在于，所述密封部由不同于所述护套盖组件的材料构成。
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