CN101228018A - 制造球铰的方法以及按此方法制成的铰链 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造球铰的方法和按此方法制成的铰链。它可以简单地制造出完全安装配好的球铰，并实现较低的转矩和倾覆力矩。其中所述球铰以这种方式制成，即铰链壳在注塑工艺或铸造工艺中制成，在该工艺中，铰链球与装上的支承轴瓦一起被金属材料或塑料包围。根据本发明，对铰链轴瓦的基本呈球形的结构做了稍微的改变。铰链轴瓦在至少一个区域内具有成型部，其相对于在注塑工艺或铸造工艺中作用的压力弹性地动作，并在注塑工艺或铸造工艺结束后稍微朝外弯拱。因此实现铰链轴瓦在注塑工艺或铸造工艺后不会整个表面都贴在铰链球上。

Description

制造球铰的方法以及按此方法制成的铰链
本发明涉及一种制造球铰(Kugelgelenk)的方法。此外，它还涉及一种按此方法制成的球铰，其中按本发明，它的铰链轴瓦或支承轴瓦以特别的方式构造。
球铰传递和接纳了来自多个方向上的力。它例如安装在汽车的转向机构或转向横拉杆的范围内。此类支承基本由以下部分构成：在一端上构造有球的铰链轴颈，容纳着轴颈的球的轴瓦，以及容纳着轴瓦和部分球头轴颈的铰链壳。球头轴颈的球在预紧的、连续润滑的轴瓦中滑动，该轴瓦通过壳体防止湿气和脏物进入。铰链壳在其容纳有轴颈的开口侧上通过密封膜盒进一步阻止脏物和润滑剂进入。此外，铰链壳的背面开口通过盖板封闭。通常，上面所述的铰链部件都是分开制造的，随后在装配过程中组装成铰链。但这在安装成本上来说是不利的。
通过DE 195 13 714 C1已知一种方法，其中铰链轴瓦装在铰链轴颈的球上，为了固定组件以及形成铰链壳，对整个形成的结构进行注塑包封。但在此文献中描述的方法存在着这样的危险，即铰链轴瓦与壳体一起注塑包封时由于压力会压在铰链球上，使得铰链轴瓦整个表面都紧贴在铰链球上。这种过大的贴合面会以不利的方式，不受期望地提高了转矩和倾覆力矩。
因此本发明的内容是，提出一种方法，该方法能够简单地制造出完整安装的球铰，并最终形成功能可靠的球铰，其具有较低的磨擦力矩和较低的转矩和倾覆力矩，并确保球铰的滑动面的充分润滑，以及铰链轴瓦或支承轴瓦的润滑。此外，还描述了可用这种方法制造出的球铰。
此目的通过具有主权利要求的特征的方法得以解决。另一独立权利要求描述了实现此任务的球铰的特征。本发明的有利改造和改进通过各自的从属权利要求得出。
为实现此任务而提出的方法以及由此可制出的球铰都涉及到基本已知的球铰。这种球铰是由以下部分构成：在一端构造有铰链球的铰链轴颈，容纳着铰链球且一侧敞开的铰链壳，连续润滑的、设置在铰链球和铰链壳之间的、基本呈球形的铰链轴瓦，以及以及在铰链球和铰链轴颈的从铰链壳中伸出的杆之间的过渡区域内将铰链壳的敞开侧封闭的密封膜盒。相应的球铰以这样的方式制成，即铰链壳通过注塑方法或铸造(例如压铸)制成，在这些方法中，铰链球与装上的支承轴瓦被金属材料或塑料包围。但按本发明，对铰链轴瓦的基本呈球形的结构做了细微的改变。因此，铰链轴瓦在至少一个区域内具有成型部，该成型部相对于在注塑过程或铸造过程中作用的压力弹性地动作，并在注塑过程或铸造过程结束后，相对于铰链轴瓦或支承轴瓦的否则是球形的形状稍微地朝外弯拱。因此可实现，铰链轴瓦在注塑工艺或铸造工艺后不会整个表面都贴在铰链球上。为制造球铰，以前面描述的方法构成的铰链轴瓦装在铰链轴颈的铰链球上，并与之一起注塑包封。最后在注塑工艺或铸造工艺后面的装配过程中，再添加具有密封膜盒的密封系统。
在使用球铰时，通过阻止铰链轴瓦和铰链球之间全面积的接触，在铰链轴瓦和铰链球之间的磨擦力矩以及转矩和倾覆力矩都会被限制。因此确保了球铰的良好运转性能及其构件的高坚固性。对于具有金属铰链壳的球铰，在铸造过程中，能够以有利的方式实现铰链球和铰链壳之间的金属覆盖度。其中铰链壳如此构造，即它几乎延伸到铰链球与铰链轴颈的杆之间的过渡区域，其中铰链壳的直径在其被铰链轴颈穿过的开口范围内比铰链球的直径小。由此形成的金属覆盖度就以有利的方式提高了铰链轴颈的断裂强度。
按照本发明的有利改进方案，铰链壳设置有杆，其措施是在制造铰链壳的过程中一起注塑包封有相应成型的管材或棒材。可替代的可能性是，在注塑或铸造时只在铰链壳上形成杆残端，并通过冷楔(Kalteinschlag)或热楔(Warmeinschlag)装上要与之相连的管材或棒材。
对于按本发明的球铰，在铰链轴瓦上在铰链球的顶点的范围内构造有向外拱出的突起部。铰链轴瓦或支承轴瓦是由塑料构成，其至少在此弯拱的范围内是可弹性变形的。在为制造铰链壳而进行的注塑过程或铸造过程中，可弹性变形的弯拱将预先装在铰链球上的支承轴瓦挤压到铰链球的表面上。通过特定的定型和相应选择弹性材料，例如聚甲醛(Polyoximethylen)、聚酰胺(Polyamid)、硫化聚苯醚(Poly-phenylensulfid)、聚邻苯二甲酰胺(Polyphtalamid)，但所说的成型部在注塑过程或铸造过程结束后至少部分地再次向外弯拱。因此至少在铰链轴瓦和铰链球之间的成型部的范围内留有间隙。因此避免了支承轴瓦和铰链球之间的全面积的接触，从而减少了磨擦力矩以及转矩和倾覆力矩。按本发明构成的球铰的一种优选改进方案，铰链轴瓦在向外弯拱的成型部的范围内在其内表面上具有筋条。它是为这样的情况而设置的，即由于在注塑工艺或铸造工艺中存在压力而产生的公差，或在材料和铰链轴瓦的形状而产生的公差，所述弯拱在注塑工艺或铸造工艺结束后，在个别情况下意外地没有回弹。在这种情况下，通过加筋部可确保铰链轴瓦不会全表面地贴在铰链球上。
所述的加筋部可构成为不同的几何形状。按规定的可能方案，多个筋条从基本呈球体的几何形状的顶点出发，呈放射状地在铰链轴瓦的向外弯拱的范围的内表面上延伸，其中横交于上述肋条，还延伸有多个相互平行且并与铰链球的球赤道平行的肋条。在另一实施方式中，在向外弯拱的成型部的范围内，铰链轴瓦在其内表面上具有多个筋条，这些肋条在球形表面的平面投影中相互交叉成直角。
此外，球形轴瓦优选在其外表面上还具有多个纵向延伸的筋条状部段，由此可构成抗扭转机构，通过该抗扭转机构防止了铰链轴瓦在铰链壳内转动。
在另一有利的实施方式中，在铰链壳的开口范围内在铰链壳和铰链轴瓦之间装有环，该环的从铰链壳的开口中伸出来的部段构成了用于密封膜盒的膜盒座(Balgsitz)。因此在使用金属铰链壳的情况下，能够以有利的方式，进一步提高铰链壳和铰链球之间的金属覆盖度。
下面借助实施例再次详细描述了本发明。在相关的附图中示出了：
图1按本发明的球铰的第一实施方式，其具有管状的杆；
图2与图1的实施方式相似的球铰，其壳体与棒材相连；
图3具有管状的杆的另一实施方式；
图4具有在壳体开口的范围内在铰链轴瓦和壳体之间的垫片的一种实施方式；
图5铰链轴瓦的实施方式。
图1示出了按本发明的球铰的可能实施方式。它以已知的方式由铰链轴颈3、4构成，其铰链球4被铰链壳7容纳。在铰链壳7和铰链球4之间设置有连续润滑的铰链轴瓦1、1′。所示的实施方式是以这样的方式制成的，即铰链轴瓦1、1′装在铰链球4上，紧接着通过对铰链轴瓦1、1′和铰链球4进行注塑包封或重铸而制出铰链壳7。在随后的安装工序中，添加具有密封膜盒8的密封系统。
为了避免在注塑包封过程后，铰链轴瓦1、1′整个表面都贴在铰链球4上，按本发明的的基本理念，铰链轴瓦1、1′是以特别的方式构造的。如同可看到的一样，它在铰链球4的顶点5的范围内具有向外弯拱的成型部1′。此外，在此弯拱1′的范围内，在铰链轴瓦1、1′的内表面上设置有加筋部2。通过铰链轴瓦1、1′的这种成型措施，可防止铰链轴瓦1、1′整个表面都贴在铰链球4上。虽然在注塑过程或铸造过程中，铰链轴瓦1、1′会压到铰链球4的表面上，但在注塑过程或铸造过程结束后，设置在铰链轴瓦1、1′上的成型部1′至少部分再次向外弯拱。如果这个期望的结果意外地没有达到，但至少通过设置在内部轮廓上的加筋部2可确保对磨擦力矩进行限制。在图1所示的球铰中，用于连接其它组件的杆12是铰链壳7的整体组成部分。为此，在制造铰链壳时，可用金属的管材13一起注塑包封。
图2示出了按本发明的球铰，其实施方式基本与图1相似。与前面描述的实施方式不同的是，代替管材13，将棒材13′一起注塑包封用于制造杆12。与图1的球铰相同的是，球头轴颈的支承凸缘都是构成为多棱件14。从而有利于构件的保养。为了补偿由此减少的贴合面，在多棱件14的下方，还压了一块垫片15在球头轴颈3、4的轴颈或杆3上。
图3示出了另一种实施方式，与前面描述的实施方式基本相同。但为了构造杆，在铰链壳7上只注塑了残端12′，它例如通过冷楔与管材13相连。
图4示出了按本发明的球铰的改进方案，在铰链轴瓦1、1′和铰链壳7之间，在铰链壳的开口处装上了额外的环11，并至少部分地被一起注塑包封。由此，以有利的方式扩大了铰链壳7和球头轴颈4之间的覆盖度(在使用金属铰链壳7的情况下，通常是指金属的覆盖度。)，并进一步提高了它的断裂强度，同样与前面所述的实施方式相同的是，球铰通过在注塑包封过程或铸造过程后安装的密封膜盒8实现密封，防止脏物和润滑剂进入。
图5示出了按本发明的球铰的铰链轴瓦1、1′的可能实施方式。按本发明的理念，铰链轴瓦1、1′在顶点5的范围内具有稍微向外弯拱的成型部1′。其内表面在该成型部的范围内通过加筋部2构造结构。此处并排使用a)和b)给出了加筋部2的例子。对于按a)的加筋部2，多个筋条2′从顶点5′放射状地延伸出来。横交于上述这些筋条2′，延伸有多个相互平行并与球赤道平行的筋条2″。对于按b)的实施方式，在铰链轴瓦1、1′的球形表面的平面投影上，构造有多个交叉成直角的筋条2。所示的筋条结构是示例性的，在附图中只是为了易于理解才把它们与铰链轴瓦1、1′的外部形状分隔开来。但它们在任何情况下都是与铰链轴瓦1、1′构成为一体的。在附图中示出的铰链轴瓦1、1′此外在其外表面上具有多个筋条10或连接条，其起到扭转止动的作用，并防止铰链轴瓦1、1′在铰链壳7中转动。
附图标记列表
1，1′铰链轴瓦或支承轴瓦
1′成型部
2加筋部
2′、2″、2筋条
3铰链轴颈的杆
4铰链轴颈的球
5铰链球的顶点
5′铰链轴瓦的顶点
6铰链球的赤道
7铰链壳
8密封膜盒
9间隙
10(外部)筋条或连接条
11环
12杆
12杆残端
13管
13′棒材
14多棱件
15垫片

Claims (10)

1.制造球铰的方法，该球铰由在一端构造有铰链球(4)的铰链轴颈(3、4)、容纳着铰链球(4)的铰链壳(7)以及布置在铰链球(4)和铰链壳(7)之间基本呈球形的铰链轴瓦(1、1′)构成，其中铰链壳(7)通过注塑工艺或铸造工艺制成，在所述工艺中，铰链球(4)和装上的铰链轴瓦(1、1′)被金属材料或塑料包围，并且其中在注塑工艺或铸造工艺之后的装配过程中，添加带有密封膜盒(8)的密封系统，其特征在于，铰链轴瓦(1、1′)在至少一个区域内设置有成型部(1′)，该成型部相对于在注塑工艺或铸造工艺中作用的压力弹性地动作，并在注塑过程或铸造过程结束后，相对于其否则球形的形状朝外弯拱，从而铰链轴瓦(1、1′)在铰链壳(7)制成后不会整个表面都贴在铰链球上。
2.按权利要求1所述的方法，其中球铰被金属的铰链壳(7)包围，其特征在于，在注塑工艺或铸造工艺过程中，在铰链球(4)和铰链壳(7)之间实现金属的覆盖度。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在注塑工艺或铸造工艺过程中，通过将管材(13)或棒材(13′)一起注塑包封，给铰链壳设置有杆(12)，用于与其它单元连接。
4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在铰链壳上注塑有杆残端(12′)，并且该杆残端在注塑工艺或铸造工艺结束后，通过冷楔或热楔与管材(13)或棒材(13′)相连。
5.球铰，包括：在一端构造有铰链球(4)的铰链轴颈(3、4)，容纳着铰链球(4)的、由金属或塑料制成且在注塑工艺或铸造工艺中制造的、一侧敞开的铰链壳(7)，连续润滑的、设置在铰链球(4)和铰链壳(7)之间的、基本呈球形的铰链轴瓦(1、1′)，以及在铰链球(4)和铰链轴颈(3、4)从铰链壳(7)中伸出的杆(3)之间的过渡区域内将铰链壳(7)的敞开侧封闭的密封膜盒(8)，其特征在于，铰链轴瓦(1、1′)在铰链球(4)的顶点(5)的范围内具有向外弯拱的成型部(1′)，在注塑工艺或铸造工艺结束后，在该成型部的范围内在铰链轴瓦(1、1′)的内部轮廓和铰链球(4)之间留有间隙(9)，其中在注塑工艺或铸造工艺中铰链球(4)和装在其上的铰链轴瓦(1、1′)共同地与铰链壳(7)注塑包封。
6.按权利要求5所述的球铰，其特征在于，铰链轴瓦(1、1′)在其面向铰链球(4)的内表面上，在成型部(1′)的范围中具有加筋部(2)。
7.按权利要求5或6所述的球铰，其特征在于，在基本呈球形的铰链轴瓦(1′)的向外弯拱的成型部(1′)的内表面上，多个筋条(2′)从铰链轴瓦的顶点(5′)呈放射状地延伸出来，并且横交于这些筋条(2′)，延伸有另外多个彼此平行的并与铰链球的球赤道(6)平行的筋条(2″)。
8.按权利要求5或6所述的球铰，其特征在于，铰链轴瓦(1、1′)在向外弯拱的成型部(1′)的内表面上具有多个筋条(2)，这些筋条在球形表面的平面投影中相互交叉成直角。
9.按权利要求7或8所述的球铰，其特征在于，在铰链轴瓦(1、1′)的与铰链球(4)相背离的外表面上设置有一个或多个筋条(10)，用于构成抗扭转机构。
10.按权利要求5至9中任一项所述的球铰，其特征在于，在铰链壳(7)的开口的区域内，在铰链壳(7)和铰链轴瓦(1、1′)之间设置有环(11)，该环的从铰链壳(7)的开口中伸出的部段构成了用于密封膜盒(8)的膜盒座。
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