CN102575705A - 球节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球节(1)，包括：关节壳体(2)，它具有凹座(4)；带有球头(8)的球轴颈(6)；密封波纹管(42)，它具有壳体侧的密封座(43)和形式上为波纹管口(44)的轴颈侧的密封座，该波纹管口能够与球轴颈(6)相接触，其中，密封波纹管(42)的波纹管体(60)在壳体侧的密封座(43)与波纹管口(44)之间延伸；以及关节碗(10)，球头(8)可转动地容纳于关节碗(10)内，并且，关节碗(10)被装入关节壳体(2)的凹座(4)中。

Description

球节

技术领域

本发明涉及一种球节，它特别适合于在汽车底盘范围内应用。

背景技术

在现有技术中已知用于汽车的许多种球节。这些球节通常包括：一球轴颈，它活动地支承于一塑料关节碗中；一壳体；和一密封系统，它防止污物侵入并且阻止润滑剂流出。球轴颈和关节碗沿轴向方向接合于壳体中并且与壳体机械连接。通过轴向装配力，在壳体中轴向或径向偏压塑料壳，这对于关节功能是必需的。用这样的方式，可以保持客户给定的运动力矩、弹簧位移和预定的弹性。

球节碗壳首先是通过对壳体边缘的变形加工(例如滚轧一耳边)而机械地连接于壳体。该耳边或是直接成形到关节碗上或是成形到一封闭盖或封闭环上，其有助于密封并且提高碗壳从壳体的机械分离力。这样的碗壳接合技术和关节闭锁技术多年以来证明是适用的。但这样的技术也面临缺点，即，需要对壳体进行加工。而且闭锁工艺需要专门的滚轧机，相关地还有用于滚轧的相应的装配时间。一种球节示于图25中，其中，封闭盖的耳边是滚轧的。

用于汽车的球节借助于密封波纹管或密封衬圈防止污物和湿气侵入或防止关节润滑脂流出。在这里出现两个密封区域：一方面是在密封波纹管往壳体的连接处(密封波纹管的紧合配合)，以下称为“壳体侧的密封”，以及另一方面是在密封波纹管往球轴颈的连接处(在其上波纹管旋转地在球轴颈上运动)，以下称为“轴颈侧的密封”。在现今通常的应用中，为了实现密封波纹管在壳体上和在球轴颈上的两侧固定而使用夹紧环，借助于它们，在密封波纹管与壳体或球轴颈之间可达到符合要求的密封作用。这样的组合由于制造成本较高，故而是不利的。

现今按标准经由在壳体上制出的波纹管槽来实现密封波纹管在壳体上的连接，密封波纹管轮廓符合地定位在该槽中。例如由DE 19900072C2已知这样的一种连接并以横剖视图示于图26中。通过一夹紧装置(一般为夹紧环)施加压紧力，其为了达到密封效能是必需的，以便满足客户规定的密封测试。图26中所示的密封波纹管的连接由于需要夹紧环和其装配，而带来了附加的成本。

在现有技术中，作为按图26的连接接合的另选方案，还已知借以使密封波纹管定位在球轴颈上或壳体上的其他原理。图27示出一种解决方案，包括在密封波纹管中结合的各夹紧环，其建立密封波纹管在壳体上的紧合配合(Festsitz)或在球轴颈上的密封配合(Dichtsitz)。图28示出一种解决方案，包括在外面在密封波纹管上安装的金属环，其通过变形加工而力锁合地连接于壳体。最后图29中示出一种解决方案，包括一种无夹紧装置的壳体侧的密封，其将密封波纹管夹紧在关节碗与壳体之间。但在这里没有形状锁合或力锁合的连接，从而密封波纹管和关节碗的预组装是不可能实现的。

传统上，是通过密封波纹管的下边缘、所谓波纹管口实现密封波纹管在球轴颈上的轴颈侧的连接，波纹管口定位于球轴颈上的一圆形的或成矩形构成的波纹管槽中。图30或图31中以局部横剖视图示出一球轴颈的圆形的或成矩形构造的波纹管槽，其中，波纹管口构造为与波纹管槽轮廓符合。还已知的是，波纹管槽可以构成在一球轴颈轴环边缘与组装配对体之间，如在图32的横剖视图中所示。

压紧力(它是为了实现密封波纹管的密封效能所必需的)一方面通过压合座(压力配合)施加，还要通过一夹紧装置(一般为夹紧环，参见图30-32)支持压紧力。在这里不利的是，夹紧环以及其组装带来了成本花费。与其不同，还已知无夹紧装置的轴颈侧的密封，如图33中所示。但这些系统也面临缺点，即，它们在很强地实施压力配合时会导致波纹管在旋转时的扭转以及接着发生的波纹管损坏，或在压力配合较小的情况下导致密封效能不足的后果。

图34-36中示出按现有技术的其他一些球节。图34示出一球节，其用于由GFK(玻璃纤维增强塑料)制造的稳定器牵杆，在此，关节碗以塑料壳的形式借助于超声波焊接材料接合地连接于GFK壳体。此外已知塑料壳形式的关节碗，它只经由适合的卡扣钩固定于壳体中(图35)，或者，在其中有一附加的卡夹与卡扣钩机械地联锁(图36)。图35中所示的塑料壳例如由DE 19823781C5是已知的。图36中所示的塑料壳例如由US 5676485是已知的。

关节装置、特别是球节可以通过牵杆体相互机械连接。此时在这样的牵杆体的两端分别安装一球节，由此，例如在汽车的底盘悬挂装置中实现在两点之间的关节连接。典型的应用是稳定器牵杆，其构造在稳定器与车轮悬挂装置之间的连接。这样的牵杆承受拉力和压力负荷并且主要包括钢杆及焊接的关节壳体、铝锻造体或压铸体或玻璃纤维增强的塑料。球节轴颈的定向和负荷要求分别是客户给定的，其中，在最大传力的同时力求达到成本和重量的最小化。

用于上述牵杆体的系统的钢结构形式(图37)是成本高昂的，其包括圆横截面的实心杆材料及焊接的关节壳体。由于机械加工、焊接过程和涂层，它需要很高的加工深度。这种钢牵杆的其他缺点是受限制的造型和较大的重量。

在现有技术中同样已知塑料结构形式的牵杆体(图38)，它是低成本的，并且具有在加工限制(例如脱膜)范围内自由的造型。基本材料是较轻的并且整个结构可以适应于负荷要求(拉力-压力负荷)。不利的是存在明显更大的结构空间需要(横截面的直径)、较小的结构刚度，以及高的或低的温度对结构强度的较强影响。

还已知铝结构形式的牵杆体，其具有可与塑料牵杆相比的加工限制或加工选择。优点是有小的重量以及在操作温度的范围内不受影响的结构强度。结构刚度明显超过塑料水平，但未达到钢结构形式的数值。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种球节，它可以成本低地制造，并且同时缩短组装时间，以及确保很高的操作可靠性。

上述目的通过具有权利要求1特征的轴承装置得以实现。本发明的有利发展设计是各从属权利要求的主题内容。

按照本发明的球节包括一带有凹座的关节壳体、一带有球头的球轴颈和一密封波纹管，该密封波纹管具有一壳体侧的密封座和一轴颈侧的形式上为波纹管口的密封座，它可以与球轴颈相接触，其中，密封波纹管的波纹管体在壳体侧的密封座与波纹管口之间延伸。该球节还包括一关节碗，其中，球头可转动地容纳于关节碗内，并且关节碗被装入关节壳体的凹座中。这样的球节为模块式构造，可以将其以不多的步骤完全组装。

在本发明的有利的发展设计中，在关节碗的与球头对立的外侧设置至少一个联锁元件，它与关节壳体的凹座的一边缘配合作用。此外设置一止动元件，它在球节的在组装状态下与联锁元件的内周面相接触，从而由此保持联锁元件与关节壳体的凹座的边缘相嵌接并因此防止关节碗脱离关节壳体的凹座。止动元件与关节碗在其顶点区域(Polbereich)相连接或固定在其上。

止动元件构成一止动卡夹，它形状锁合和/或材料接合连接于关节碗。通过止动元件与关节碗的这样的连接确保：保持至少一个联锁元件操作可靠地与关节壳体的凹座的边缘相嵌接，从而关节碗意外地脱离球节的关节壳体便是不可能的。通过止动元件与关节碗在其顶点区域的连接，可以补偿可能发生的联锁元件的公差，其否则可能会导致保持元件脱离联锁元件。止动元件与关节碗的连接的另一优点在于，关节碗从关节壳体中的分离力明显提高。

在本发明的有利的发展设计中，关节碗可以成一件由塑料制造。这导致低的制造成本并且允许高的集成度，其中，可以将联锁元件注射成型到关节碗上。

在本发明的有利的发展设计中，关节碗具有一封闭的外表面，特别是在其顶点区域，在该顶点区域中关节碗与止动元件连接。封闭的外表面对关节碗在其顶点区域的紧密性可产生有利的影响。在球节组装时通过关节碗的弹性特性确保了球轴颈的球头在关节碗中的结合。

在本发明的有利的发展设计中，关节碗在顶点区域具有一凸出的固定销，它可以与止动元件的一空隙部相嵌接。该固定销与空隙部的配合作用确保了止动元件在关节碗的顶点区域内总是居中地座合并且大大方便了球节的组装过程。

在本发明的有利的发展设计中，固定销可以构成为卡扣钩，它与止动元件的空隙部在球节的组装状态下联锁。止动元件构成有一相应的相对卡扣钩凹入的轮廓。卡扣钩将止动元件以卡夹形式联锁在其位置，其中，卡夹经由其外边缘将关节碗的至少一个联锁元件在其与壳体组装位置向关节壳体的凹座的边缘夹紧。固定销作为卡扣钩的构成就这方面是有利的，即在与止动元件联锁以后不需要其他的后续加工处理(精加工)。

在本发明的有利的另一实施形式中，固定销在止动元件组装以后能在其自由端上加以变形，从而将止动元件形状锁合地固定就位。在这种情况下首先利用止动元件的空隙部沿固定销引导止动元件，此时通过固定销的自由端的紧接着的热变形或冷变形而将止动元件形状锁合固定就位。适宜的是，在这里可以将固定销构成为空心圆柱体，这样便于其自由端的变形加工，作为补充和/或选择，固定销与止动元件的空隙部也可以材料接合地相连接。可以例如借助于超声波焊接或胶接建立该材料接合式连接。另外有可能的是，将止动元件的外边缘与联锁元件的内周面材料接合地相连接。对此同样适用超声波焊接或胶接。

在本发明的有利的发展设计中，止动元件可以构成为顶盖(Polkappe)，它以其外形轮廓匹配于关节碗的顶点区域。一方面这便于止动元件与关节碗的组装过程，而另一方面确保了多个联锁元件的配合作用或支承，它们可以沿关节碗的圆周设置。

球节的上述各变型方案的优点是：

-不需要对关节壳体进行机械加工，

-显著地简化了组装过程，因为可以取消对关节壳体的变形加工和可以缩短组装时间，

-不会由于变形加工过程而改变防腐保护(例如表面涂层的剥落)，

-关节碗在不同的壳体材料中安装是可能的(例如钢、GFK、铝)，以及

-满足客户给定的针对于密封、关节功能和机械强度以及分离力的设计任务书。

在本发明的有利的发展设计中，关节碗可以具有一固定法兰，其中，密封波纹管固定在该固定法兰上。这就提供了下述优点，即在关节碗装入关节壳体之前可构成一分部件(Unterbaugruppe)，包括关节碗和密封波纹管。适宜的是，这样产生该分部件，即，将密封波纹管形状锁合和/或力锁合固定在关节碗的固定法兰上。通过密封波纹管在固定法兰上的这种固定显著简化了为制造球节实施的组装过程并且是经济合算的，因为可以在准备阶段已准备好所述分部件，因此对于关节碗和密封波纹管放弃了分开的单独处理和复杂耗费的组装。

在本发明的有利的发展设计中，可以径向环绕地构造固定法兰。这能确保密封波纹管在固定法兰上有很可靠的连接。但作为选择，也有可能以多个彼此分离的节段构成固定法兰，借此便于实现关节碗的弹性并从而便于球轴颈的球头的结合。

在本发明的有利的发展设计中，在固定法兰上可以构成一凸起，以及在密封波纹管的一边缘区域内可以构成一凹部，其中，密封波纹管的凹部和固定法兰的凸起相互结合。当凸起具有一侧凹部时尤其如此，通过凹部与凸起的所述的结合在密封波纹管与固定法兰之间产生一种形状锁合式连接。适宜的是，凸起的侧凹部可以构成为球形的、凸鼓的或有角的。由于通常是由橡胶弹性的材料制造密封波纹管，当然有可能的是：使密封波纹管的凹部与固定法兰的凸起相嵌接。

在本发明的有利的发展设计中，可以按照与固定法兰相同的方式并且与其符合一致地按节段构造凸起。由于从模具中较好的或较简单的可脱模性，这一点为关节碗的制造性提供了优点，当凸起具有一侧凹部时尤其如此。与此不同，也有可能仅仅使凸起构成在各节段部分中，借此以相同的方式确保从模具中简单的可脱模性。

作为所述形状锁合连接的补充或者另选方案，还有可能形状锁合或材料接合地连接密封波纹管与固定法兰。这一点可以适当地通过胶粘剂的使用和/或材料接合连接的产生来实现。

在本发明的有利的发展设计中，密封波纹管在对立于凹部的侧面上具有一支承面，在其上构成密封片状结构。在完全组装的球节中，将该支承面压向一壳体面，由此产生了组装的球节的一种卓越的壳体侧关节密封。

球节的采用分部件的上述各方案的优点是：

-在密封波纹管与关节碗之间的形状锁合和/或力锁合的连接，这样能够构成一预组装的分部件，

-取消附加的壳体侧夹紧环，

-满足客户给定的设计任务书的密封条件，以及

-相对传统的密封系统而言降低了成本。

在本发明的有利的发展设计中，波纹管口在球轴颈相对球节的纵轴线而言处于不同的角度位置时以基本上恒定不变的压紧力与球轴颈紧密地贴合。这样可阻止波纹管口从球轴颈上不允许地抬起并因此阻止侵入湿气、污物等。另一优点在于，即使未设置用于密封波纹管的夹紧装置，也能确保足够的压紧力，借其将密封波纹管的轴颈侧的密封座压到球轴颈上。因此可以取消通常通用的轴颈侧夹紧环。此外总是能确保波纹管口在球轴颈上或在其一凹槽中的可靠定位，亦即不仅在球节组装时而且在其操作中，若使球轴颈相对于球节的纵轴线实现转动运动和/或转动地扭转就是如此。

在本发明的有利的发展设计中，将波纹管口的支承面构造为在卸载状态下呈凹面，以便在组装的球节中产生波纹管口与球轴颈的弹性的接触贴合。在球轴颈有大的运动角或偏转角时，由于波纹管体的拉力和压力导致波纹管口压合座的压缩作用和减压缩作用。所述波纹管口的支承面的弹簧作用则克服了这些扰动影响，从而与标准波纹管口相比能在更大的力范围内确保压紧力和密封效能。

在本发明的有利的发展设计中，波纹管体在对立于与球轴颈的支承面的区域内具有一轴向的防尘唇(Abstreiflippe)。依第一种途径，这样的防尘唇可阻止污物和湿气侵入球节的内部。

在本发明的有利的发展设计中，波纹管体和波纹管口这样相互连接，即，至少减小在该两元件之间的力和运动传递。这导致：将力或运动以至少减小的程度从波纹管体传向波纹管口。适宜的是，可以这样构成这种在波纹管体与波纹管口之间的连接，即，波纹管体大致在其轴向中心的区域内连接在波纹管口上。这样，在波纹管体中有拉力时导致在波纹管口中减小的力，并从而导致波纹管口的压紧力沿其轴向高度的均匀减小，而同时，即使在球轴颈有大的运动角或偏转角时，也不导致波纹管口在一侧从球轴颈上分离。

在本发明的有利的发展设计中，在波纹管体与波纹管口之间的过渡区域可以具有减小的横截面。借此达到在波纹管体与波纹管口之间的力和运动传递的减小。可以这样达到同样的作用，即，波纹管体具有至少一个切口。这样的切口实现了一种凹槽的功能并且同样减小波纹管体向波纹管口的力和运动传递。换句话说，因此通过波纹管体的运动产生的拉力只以减小的程度传向波纹管口，从而将波纹管口压到球轴颈上的压紧力保持沿波纹管口高度均匀地分配。还可这样改善一这样的切口的作用，即，将其在两侧构成在波纹管体中。进一步的改善还可这样达到，即，波纹管体具有多个切口，它们按照串联的方式接连相继或者说相互邻接设置。借此再次改善了波纹管口向波纹管体的力和运动传递的符合要求的减小。

在本发明的有利的发展设计中，至少一个切口可以设置在波纹管口与波纹管体之间的横截面减小部的径向外面。这样有利地导致切口和横截面减小部的作用叠加，并因此在结果上导致在波纹管体与波纹管口之间的力和运动传递的进一步改善的减小。

在本发明的有利的发展设计中，波纹管体可以具有至少一个径向的折叠纹。对此应理解为，波纹管体沿轴向方向具有多个不同直径的节段。这一点在球轴颈绕其纵轴线的转动运动或倾斜运动时具有优点，波纹管体具有足够的“储备”，从而作用到波纹管口上的拉应力不超过一确定的程度。作为选择和/或补充，波纹管体也可以具有至少一个轴向的折叠纹。对此应理解为，波纹管体沿径向方向具有多个不同轴向高度的节段。这种轴向折叠纹的作用与在上述径向折叠纹中的情况是相同的，亦即减小作用到波纹管口上的拉应力。

球节的应用密封波纹管的上述各变型方案的优点是：

-波纹管口在球轴颈上的差不多恒定不变的压紧力，即使在球节有大的运动角时也是如此，

-即使没有夹紧环也能确保波纹管口与球轴颈之间的密封，

-波纹管口在一球轴颈凹槽中可靠定位，亦即不仅在球节的组装过程中而且在其操作中，特别是在大的关节运动时，

-相对传统的密封波纹管系统来说降低了成本。

按照本发明的球节可以通过牵杆体机械与另一球节连接。因此该两球节构成一种包括两个球节的系统。所述牵杆体具有异型横截面，其设置在一包络圆内并且具有一垂直轴线和一水平轴线，其中，在水平轴线的上方构成第一数目的凸起，而在水平轴线的下方构成第二数目的凸起。在此，第一数目的凸起多于第二数目的凸起。这样的牵杆体在结构刚度与最小的重量之间得到了最佳的比例，基于小的横截面轮廓直径和最大的传力，沿杆纵向方向没有塑性变形。此外由于小的加工深度之故，可以简单和有利地制造这样的牵杆体，同时不需要后续加工处理。此外，这样的牵杆体的特征在于，在全部的操作温度时具备卓越的静力和动力结构刚度。就此而言，这样的牵杆体在两点之间可构成一种可靠的机械连接，可以例如分别由一关节装置以球节的形式构成该两点。

在本发明的有利的发展设计中，牵杆体在其水平轴线的上方可以具有三个凸起和在其水平轴线的下方具有二个凸起。借此确保所述结实的横截面直径同时包括卓越的强度。对此作为另选方案，也有可能在水平轴线的上方构成比三个凸起或多或少的凸起。同样也适用于在水平轴线下面的区域，在其中可以构造比二个凸起更多或更少的凸起。

在本发明的有利的发展设计中，牵杆体的异型横截面是关于其垂直轴线对称的。这对结构机械特性产生有利的作用。

在本发明的有利的发展设计中，牵杆体的异型横截面沿其长度构造成基本上恒定不变的。根据相应的使用目的这对产生的负荷完全是足够的，其中，通过恒定不变的横截面简化了制造过程。作为选择，该异型横截面沿牵杆体的纵向延伸也可以构造为变化的，从而优化牵杆体由于可变的弯矩变化的弯曲以及相应地对于各拐点的抗压。此外牵杆体沿其长度可以具有不同的部段，它们可具有恒定不变的异型横截面，也可具有变化的异型横截面。这对于特殊的负荷情况，为牵杆体的机械特性的优化提供了优点。

在本发明的有利的发展设计中，牵杆体的面积重心就其相对水平轴线的位置而言可以是恒定不变的或也可以是变化的。通过面积重心相对于水平轴线的改变的位置可以将牵杆体在压力负荷时的弯曲线设计成最优的。

由于牵杆体的各不同的凸起之故(它们设置在包络圆内)，在牵杆体的外周面上产生了至少一个所谓的轮廓凹陷。这样的轮廓凹陷可以构造成封闭的，借此简化制造过程。或者，这样的轮廓凹陷也可以通过筋条进行加固，这样可导致牵杆体的一种改善的结构刚度。换句话说，牵杆体在其外周面上和在包络圆内设有至少一个筋条，其优选构成在轮廓凹陷的区域内。

在本发明的有利的发展设计中，在牵杆体的至少一个自由端上设置一过渡区域，其形成一个用于运动学点(Kinematikpunkt)的连接区域。该运动学点应理解为，借此可以实现另一构件的组装或连接，例如形式上为球节、弹性关节等等的关节装置。

适宜的是，将该过渡区域构造为圆柱形部段的形式，从而该连接区域的角度位置可以与牵杆体的异型横截面不相关联(entkoppelt)。

在本发明的有利的发展设计中，在牵杆体的两自由端上分别构成一个形式上为圆柱形部段的过渡区域。由于两过渡区域的圆柱形的构成，其相对彼此的角位置考虑到牵杆轮廓的脱模方向确定地设计，从而，在牵杆体的两端上的连接区域相对彼此可以成一个在0°与180°之间的角度。

在本发明的有利的发展设计中，可以用压铸方法、例如铝压铸制造牵杆体。这样能够实现成本低的制造，包括全部的几何细节轮廓，而不需要机械的后续加工处理或涂层。压铸方法的另一优点是，以此在铸造过程中可以阻止或至少减少夹杂气孔或缩孔的形成。

在本发明的有利的发展设计中，牵杆体特别是在汽车制造中使用、特别是在底盘部件中例如用作稳定器牵杆等。

当然，上面所述的以及下文还要阐释的特征不仅可以应用于相应说明的组合当中，而且也可以以其他的多种组合方式加以应用，或者单独地加以应用，而并不脱离本发明的范围。

附图说明

下文借助于在附图中示意示出的实施形式，参照附图详细地描述本发明。其示出：

图1按照本发明的球节在完全组装状态下的横剖视图，

图2用于图1的球节的关节碗的透视图，

图3图2的关节碗在球节的组装状态下的局部横剖视图，

图4关节碗的另一实施形式的局部横剖视图，

图5关节碗的另一实施形式的局部横剖视图，

图6图2的关节碗的横剖视图，

图7密封波纹管的横剖视图，

图8支承和密封部件的横剖视图用于图1的球节，其中图7的密封波纹管固定在图6的关节碗的固定法兰上，

图9图8的区域I的放大图，

图10原则上简化的视图，用于图7的密封波纹管与图6的关节碗的固定法兰的结合，

图11a按照另一实施形式的按照本发明的球节在完全组装状态下的横剖视图，

图11-13关节碗的其他的实施形式的透视图，

图14图7的密封波纹管的另一横剖视图，

图15图14的区域I的放大图，

图16按照另一实施形式的密封波纹管的一部分的横剖视图，

图17图16的区域II的放大图，

图18按照另一实施形式的密封波纹管的一部分的横剖视图，

图19球节包括一按照另一实施形式的密封波纹管的横剖视图，

图20牵杆体在一基本上垂直于其纵轴线的平面内的横剖视图，

图21图20的牵杆体的透视图，

图22图21的牵杆体的透视图，其中在两自由端上分别安装一个按图1的球节，

图23图22的区域I的放大图，

图24图22的牵杆体的端视图，其中两球节的球轴颈相互相对成90°角度，以及

图25-38按照现有技术的各个球节或其零件。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的球节1的完全组装状态，下文详细列举和说明了其重要的功能元件。

球节1包括一壳体2，其具有形式上为通孔的凹座4。球轴颈6以其球头8借助于关节碗10装入关节壳体2的凹座4中。通过适合的卡扣钩12确保关节碗10在凹座4内的防脱离的定位，卡扣钩12与凹座4的边缘3联锁。

为了实现球节1的密封，而设置一密封波纹管42，其适合于阻止污物或湿气侵入球节1的内部。以同样的方式密封波纹管42防止从球节1的内部流出润滑脂等。借助于在其上边缘43上构成的凹部48以凹槽的形式密封波纹管42连接或结合于关节碗10的固定法兰40。密封波纹管42的下边缘以波纹管口的形式紧密地与球轴颈6的波纹管槽20接触贴合。

在以下的图2-19中详细说明球节1的各个构件。与图1相比，各相同的构件在这里配置了相同的标记，但分别增加了“100”或其多倍。

图2示出一轴承装置109的从上面的透视图。轴承装置109包括一关节碗110，其优选由塑料制造并且在其顶点区域具有一封闭的外表面。在顶点区域的边缘部分上在关节碗110上设置多个以卡扣钩形式的联锁元件112。在顶点区域本身上关节碗具有一个凸出的固定销114(图2中简化示出)，以下还要说明其功能。

轴承装置109或关节碗110用于球轴颈在球节的关节壳体中的支承。图3中示出了这样一个球节101的一部分。球轴颈106的球头108可转动地容纳于关节碗110内，关节碗是装在关节壳体102的凹座104中。在组装状态下，各卡扣钩112的侧凹部与凹座104的一个边缘103配合作用，借此将关节碗110固定于凹座104中。

通过止动元件116实现关节碗110在关节壳体102的凹座104内的固定，该止动元件在中心具有一空隙部118。在图3所示的实施形式中固定销114构成为卡扣钩。当止动元件116安装在关节碗110的从外面可接近的顶点区域上时，固定销114首先穿过止动元件116的空隙部118，然后其各侧凹部适合地与一锁定面120联锁，后者设置在空隙部118内。以这种方式止动元件116在关节碗的顶点区域中形状锁合连接于关节碗110。同时适当地这样选择止动元件116的外径，即使其外边缘贴紧各相应的卡扣钩112的内周面。这导致，在组装的止动元件116时各卡扣钩112不可能径向向内移动，这样产生与凹座104的边缘103可靠地夹紧配合的结果。结果是，以此很有成效地将关节碗110定位于凹座104内并防止脱离开来。

图4示出按照另一实施形式关节碗110的横剖视图，其中，固定销114′变为构成一空心圆柱体的形式。在原来的状态下该空心圆柱体具有恒定不变的直径，其中其轴向长度选择稍大于止动元件116的空隙部118的轴向高度h。当组装球节101时将止动元件116安装在关节碗110的顶点区域上，首先空心圆柱体114′的自由端凸出于空隙部118。紧接着将自由端通过热变形或冷变形向外卷边，从而，通过空心圆柱体114′的变形的边缘区域，形状锁合固定止动元件116。止动元件116的止动保持功能是以其外边贴紧各卡扣钩112的内周面的形式实现的，相当于图3的实施形式，从而为避免重复参阅那里。

图5示出关节碗110的另一实施形式的局部横剖视图，其中改变固定销114″构成为一种截圆柱的形式。在组装球节101时将止动元件116安装在关节碗110的顶点区域上，此时截圆柱114″与空隙部118进入嵌接。通过截圆柱114″与空隙部118的内周面的一种材料接合式连接实现止动元件116在关节碗110的顶点区域上的固定。这一点可以例如借助于超声波焊接或胶接来实现。在截圆柱114″与空隙部118的内周面之间该材料接合式连接的接触区域以黑粗线说明于图5中。

止动元件116与关节碗110的连接还可以这样改善，即，使止动元件116的外边缘与各卡扣钩112的内周面材料接合地连接。关于按图4和也按图3的实施形式，显然，在这方面止动元件116的外边缘与各卡扣钩112的内周面的一种材料接合式连接也是可能的，借此进一步改善在止动元件116与关节碗110或轴承装置109之间的连接。

当然，对于图1中所示的球节1也可以使用按照图4或图5的实施形式的轴承装置109。

图6示出关节碗210的横剖视图，它具有开口211和具有封闭的外表面的顶盖区域213。邻接于顶盖区域213在关节碗210上设置多个以卡扣钩形式的联锁元件212。邻接于其开口211关节碗210包括一固定法兰240，它适宜构成径向环绕的。在该固定法兰240的一边缘区域内构成一个板条状的凸起246。

图7示出密封波纹管242的横剖视图，它由橡胶弹性的材料制造。在该密封波纹管的一上边缘243上在内面构成在形式上为凹槽的凹部248。互补于凸起246该凹部248同样径向环绕地延伸。密封波纹管242的上边缘243设置用于与球节1(图1)的关节壳体接触。与此相对密封波纹管242的下边缘244以所述波纹管口的形式用于紧密地贴合球轴颈206，其中，球轴颈绕其纵轴线不仅旋转地回转运动而且球轴颈的倾斜运动都是可能的。

在应用关节碗210(图6)和密封波纹管242(图7)时，通过将密封波纹管242适合地固定在固定法兰240上，可以提供一所谓分部件241。为此将凹部248与凸起246结合。通过关节碗210的开口211插入球轴颈206的球头208中并因此将其装入关节碗210中，紧接着可以将包括关节碗210和密封波纹管242的分部件连接于一球轴颈206。对此作为另选方案，也有可能的是：首先将球轴颈以其球头装入关节碗中并在其中联锁，然后为形成分部件241相互连接关节碗和密封波纹管。在由塑料制造关节碗210时它是足够弹性的，从而由于关节碗的微小的扩张或张开，球头208的装入是可能的。图8示出这样预组装的装置的横剖视图，其中包括关节碗210和密封波纹管242的分部件已连接于球轴颈206。可看出密封波纹管242的下边缘244与球轴颈206紧密地接触并因此确保可靠的轴颈侧密封。

图9示出图8的区域I的放大图，亦即凹部248与凸起246的结合。凸起246在其自由端上构成球状的并因此形成一侧凹部。由于密封波纹管242的弹性的特性，凹部248无疑可以安装到凸起246上，从而凸起246的球状端完全容纳于凹部248内。凸起246的侧凹部因此导致与密封波纹管242的一种形状锁合式连接。因此结果将密封波纹管242不仅轴向而且径向固定地保持在固定法兰240上。

图10示出原则上简化的其他的方案用于凸起246的实施形式，其中方案a-e全都具有一侧凹部并因此不仅沿轴向而且沿径向的方向确保在密封波纹管与固定法兰之间的一种形状锁合连接。按图f的方案中在密封波纹管与固定法兰之间的连接构成附加的力锁合的，例如通过胶粘剂等的应用，从而对于该方案不仅沿轴向而且沿径向的方向确保密封波纹管的固定。另外为达到在密封波纹管242与固定法兰240之间补充的力锁合连接，胶粘剂等等的应用对于方案a-e也是可能的。

从图9中可看出，在密封波纹管242上在其对立于凹部248的侧面上构成一种密封片状结构250。该密封片状结构250形成一支承面252，其与关节壳体202在组装的球节201中压紧，正如以下还要详细说明的那样。

图11a示出一个完全组装的球节201的横剖视图(类似于图1的视图)，现在将关节碗210插入关节壳体202的凹座204中。经由各卡扣钩212实现关节碗210在凹座204内的一防脱离的联锁，各卡扣钩与凹座204的一边缘区域203联锁。对此将关节碗210的轴向高度尺寸适当地确定成使在装入状态下将密封波纹管242的密封片状结构250从下面压向关节壳体202。由此与凹部248在凸起246上的结合相结合产生密封波纹管242在其上边缘243或壳体侧密封的特别大的紧密性。

对于图11a(或图1)中所示的球节201的组装过程这样实现，即首先将包括密封波纹管242和关节碗210的分部件通过该两元件的形状锁合和/或力锁合的连接形成。接着在下一步骤中将球轴颈206插入关节碗210中并在其中联锁(参见图8)。如以上所述，可以将球轴颈在形成包括关节碗和密封波纹管的分部件之前或也以后以其球头装入关节碗中并与其联锁，以便由此形成所述预组装的装置。紧接着在最后的步骤中将预组装好的包括球轴颈、关节碗和密封波纹管的装置通过将关节碗210插入关节壳体202的凹座204中并如上所述在其内联锁而连接于关节壳体202。

图11-13中以透视图示出其他可能的关节碗210的实施形式，对图6中所示的实施形式的改变。在按图11的方案中不仅固定法兰240而且凸起246构造成节段式的或开槽的，这样导致在与球轴颈206联锁时关节碗具备一种改善的弹性，并且由于从模具中的可脱模性得以改善而导致制造的简化。在图12的方案中只是凸起246构成节段式的，带有处在其中间的各间隙247。在图13的方案中，仅仅固定法兰240与关节碗210的与其邻接的下部构造成开口的，其中，凸起246是构造为径向环绕的。

图14示出一密封波纹管342的横剖视图，它设置用于在图1的球节1或图11a的球节201中使用。密封波纹管342具有上边缘343和所谓波纹管口形式的下边缘344。密封波纹管342包括一波纹管体360，其在上边缘343与波纹管口344之间延伸。上边缘343实现壳体侧密封的目的，并且在组装的球节中相应地贴紧关节壳体。波纹管口344实现了轴颈侧密封之目的并且相应紧密地贴合球轴颈。

波纹管口344具有一内周面362，其呈凹面构造。图15示出图14的区域I的放大图。在这里示出波纹管口344是处于其凹面的内周面362未受载的状态。图15中还原则上简化地示出球轴颈306及一波纹管槽320的一部分，其中，波纹管口344装入到波纹管槽320中。当密封波纹管342装入球节中时，内周面362完全贴紧波纹管槽320的直表面。在这时波纹管口344通过其凹形的接触几何形状发挥一弹簧作用。这样产生的结果是，消除在波纹管体中的拉力或压力，它们在一球轴颈的大的运动角可以产生，由此确保沿波纹管口344的轴向高度或沿其内周面362的均匀的压紧力和密封效能。

图15的图示说明了波纹管体360与波纹管口344的这样方式的连接，即，在波纹管体360与波纹管口344之间的过渡区域339具有横截面减小部。该横截面减小部这样产生，即，在波纹管体360与波纹管口344之间的连接部分具有比波纹管口344中的轴向高度h较小的延伸长度s。借此确保，由波纹管口344在最大程度上防止拉力或压力，它们在球轴颈306相对于球节300的纵轴线301有大的偏转角时在波纹管体360中产生。结果波纹管口在球轴颈306上的压紧力沿内周面362的高度均匀地保持不变。借此阻止内周面362在一侧从波纹管槽320中分离。

该上述的在波纹管体与波纹管口之间的力和运动传递的减小还这样改善，即，通过在波纹管口344上大致在其轴向中心的区域内设置波纹管体360。更进一步的改善这样达到，即，波纹管体具有至少一个切口364。图15中所示的切口364径向环绕地以凹槽的形式构成。或者也有可能，只是在波纹管体360的一侧面上设置这样的切口。

密封波纹管342即使未设置夹紧环也能够安装在球轴颈306上。密封波纹管342的不同的所述特征的叠加，亦即凹面的内周面362的弹性作用和在波纹管体360与波纹管口344之间的力和运动传递的减小确保了用于波纹管口344的足够压紧力，即使球节1(图1)遭受大的运动角时也是如此。

图16中示出密封波纹管342的一部分包括一轴向的折叠纹的横剖视图。通过多个沿径向方向延伸的波纹管体360节段产生了轴向的折叠纹，它们具有不同的轴向高度。

图17示出图16的区域II的横剖视图。在这里可看出，波纹管体360邻接波纹管口344，由于有轴向的折叠纹之故(图16)，与球节的纵轴线301成一个更大的角度(与图15的实施形式相比)。但在图17的实施形式中，也由于在波纹管体360与波纹管口344之间的连接，其在该两元件之间的过渡区域339内具有一横截面减小部，确保了上述力和运动传递的减小。按照与图15相同的方式在图17中以其原来的凹面的内周面362示出波纹管口344，内周面在完成组装的球节中便紧贴波纹管槽320。

为了改善在波纹管体与波纹管口之间的力和运动传递的减小，在波纹管体360中可以接连相继地构成多个切口364，其中，相互邻接成一排地设置各切口364。图18示出波纹管体360的下部区域的横剖视图，其邻接于波纹管口344。在该实施形式中设置了三个切口。当然在多个切口时其数目并不限于三个，但也可以更多或更少。

密封波纹管342在按图15的实施形式中以及在按图18的实施形式中都具有一防尘唇366，它径向构成在波纹管体360与波纹管口344之间的过渡区域339之外。该防尘唇366形成了波纹管体360的轴向扩展，在此它与波纹管槽330的边缘区域接触。防尘唇366防止污物和/或湿气侵入球节301中。

图19示出球节301包括密封波纹管342的另一实施形式，其中为了波纹管口344在波纹管槽320中的附加的固定使用一夹紧环368。但存在这样的夹紧环368时也仍然不变地保持按上述各实施形式的密封波纹管342的特性或特征。

图20-24中示出一牵杆体470及其相关细节，借助于它，两球节1可以组合或连接成一球节系统。换句话说，在这样的牵杆体470的各相应端上分别安装一个按照上述各实施形式的球节。

在图20和图21中示出牵杆体470，其中图21示出透视图和图20示出沿图21的线A-A截取的横剖视图。

牵杆体470具有一异型横截面，其设置在一个直径为D的包络圆472内(图20)。牵杆体470具有一水平轴线474和一垂直轴线476。在水平轴线474的上方构成三个凸起478，而在水平轴线的下方构成两个凸起480。牵杆体470是关于其垂直轴线476对称的，其中，其面积重心S处在水平轴线474的上方并与其保持距离h₁。

牵杆体470在其异型横截面方面的特征是在于各个凸起478、480的相应的尺寸和在其中间构成的轮廓凹陷482、484和486。这些凸起和轮廓凹陷的尺寸在图20中通过距离h₂-h₇或b₁-b₄确定。按照牵杆体470的使用目的或所出现的负荷情况，凸起的高度h₁-h₇或宽度b₁-b₄可以构造为恒定不变的，或者沿牵杆体470的长度是变化的。

图22示出当在两端上分别安装一球节401时图21的牵杆体470。这样的球节401通常包括一球轴颈406、一密封波纹管442和一(看不见的)关节碗。在牵杆体470的两端上分别构成有通孔形式的空隙部404。在关节碗内可转动地容纳球轴颈306，为了图22中所示的组装的稳定器牵杆的完备，将关节碗装入牵杆体470的相应的各通孔404中并且防脱离地在其内联锁。

图23示出牵杆体470按图22的区域I的端部的放大图。通孔404在这里形成一连接区域488，用以容纳一球节300。在连接区域488与牵杆体470的与其邻接的边缘区域之间设置有一过渡区域490，其构成圆柱形的。由于该圆柱形部段，可以将连接区域488、亦即通孔404以其沿开口的纵向方向延伸的轴线492相对于牵杆体470(考虑其脱模方向)成确定的角度设置。

牵杆体为了进一步改善其刚度在其外表面上在其轮廓凹陷处通过各筋条494加固，它们分别沿一长度部段l构造于其上。

图24示出了当各相应的球节401的两球轴颈406以其纵轴线相对彼此成90°角度时牵杆体470的端面的俯视图。关于图22中所示的实施形式适用的是，两球轴颈406相对彼此成180°角度。总地来说适用的是，通过过渡区域490的合适的构造，在制造牵杆体470时，对于在牵杆体470的两端上的连接区域488全部相对的角度定向在0°至180°的范围内是可能的，从而在其上组装的各球节的球轴颈相对彼此形成一个在所述范围内的角度。相应地确保了牵杆体470在底盘范围内或相当的领域内各种各样的使用。

关于牵杆体470，显然，这样的结构元件总地来说适用于连接两个点。换句话说，这种牵杆体的应用在无球节情况下也是可能的，对于这种情况，在牵杆体的两端分别设置另一物体，它们通过该牵杆体相互机械连接。

Claims (47)

1.球节(100)，包括：

关节壳体(102)，它具有凹座(104)，

带有球头(108)的球轴颈(106)，

密封波纹管(342)，该密封波纹管具有壳体侧的密封座(343)和形式上为波纹管口(344)的轴颈侧的密封座，所述波纹管口能够与球轴颈(306)相接触，其中，所述密封波纹管的波纹管体(360)在所述壳体侧的密封座(343)与所述波纹管口(344)之间延伸，以及

关节碗，所述球头(108)可转动地容纳于该关节碗(110)内，并且，所述关节碗(110)被装入所述关节壳体(102)的凹座(104)中。

2.按照权利要求1所述的球节，包括至少一个联锁元件(112)，该联锁元件设置在所述关节碗(110)的与所述球头(108)对立的外侧并且与关节壳体(102)的凹座(104)的一边缘配合作用，还包括

止动元件(116)，该止动元件在球节(100)的组装状态下与所述联锁元件(112)的内周面相接触，从而由此保持所述联锁元件(112)与所述关节壳体(102)的凹座(104)的所述边缘相嵌接，并防止所述关节碗(110)从所述关节壳体(102)的凹座(104)中脱离，其中，所述止动元件(116)与关节碗(110)在其顶点区域内相连接。

3.按照权利要求2所述的球节，其特征在于，所述止动元件(116)与关节碗(110)的连接以形状锁合和/或材料接合的方式实现。

4.按照权利要求2或3所述的球节，其特征在于，所述关节碗(110)成一件地由塑料制成。

5.按照上述权利要求之一项所述的球节，其特征在于，所述关节碗(110)具有一封闭的外表面。

6.按照权利要求5所述的球节，其特征在于，所述封闭的外表面是设在顶点区域，在该顶点区域内所述关节碗(110)与止动元件(116)相连接。

7.按照权利要求2至6之一项所述的球节，其特征在于，所述止动元件(116)具有一中心的空隙部(118)，特别是通孔的形式。

8.按照上述权利要求之一项所述的球节，其特征在于，所述关节碗(110)在顶点区域内具有一凸出的固定销(114)，该固定销能够与止动元件(116)的空隙部(118)相嵌接。

9.按照权利要求8所述的球节，其特征在于，所述固定销(114)构成为卡扣钩并且与止动元件(116)的空隙部(118)联锁。

10.按照权利要求8所述的球节，其特征在于，所述固定销(114′)在止动元件组装以后能够在其自由端上加以变形，从而将止动元件形状锁合地固定就位。

11.按照权利要求10所述的球节，其特征在于，所述固定销构成为空心圆柱体(114′)。

12.按照权利要求8至11之一项所述的球节，其特征在于，所述固定销(114″)材料接合地连接于止动元件(116)的空隙部(118)中。

13.按照权利要求12所述的球节，其特征在于，在所述固定销(114″)与所述止动元件(116)的空隙部(118)之间的材料接合式连接通过超声波焊接实现。

14.按照权利要求2至13之一项所述的球节，其特征在于，所述止动元件(116)的外边缘与所述联锁元件(112)的内周面材料接合地连接。

15.按照权利要求2至14之一项所述的球节，其特征在于，所述止动元件(116)构成为顶盖。

16.按照上述权利要求之一项所述的球节，其特征在于，所述关节碗(210)具有一固定法兰(240)，所述密封波纹管(242)固定在该固定法兰(240)上，其中，在所述固定法兰(240)上构造一凸起(246)，以及在所述密封波纹管(242)的边缘区域内构造一凹部(248)，所述密封波纹管(242)的凹部(248)和所述固定法兰(240)的凸起(246)相互结合。

17.按照权利要求16所述的球节，其特征在于，所述固定法兰(240)径向环绕地构造或者是分节段构造。

18.按照权利要求16或17所述的球节，其特征在于，所述密封波纹管(242)形状锁合和/或力锁合地固定在所述固定法兰(240)上。

19.按照权利要求18所述的球节，其特征在于，所述凸起(246)具有一侧凹部。

20.按照权利要求19所述的球节，其特征在于，所述侧凹部构造为球形的、凸鼓的或有角的。

21.按照权利要求18至20之一项所述的球节，其特征在于，所述密封波纹管(242)在对立于凹部(248)的一侧上具有贴紧于关节壳体(202)的支承面(252)，在该支承面上构成有密封片状结构(250)。

22.按照上述权利要求之一项所述的球节，其特征在于，所述波纹管口(344)在所述球轴颈(306)相对球节(300)的纵轴线(301)而言处于不同的角度位置时能够以基本上恒定不变的压紧力与球轴颈(306)紧密地贴合，其中，所述波纹管口(344)的与球轴颈(306)接触的支承面(362)构造为在卸载状态下呈凹面，以便产生波纹管口(344)与球轴颈(306)的一种弹性的接触贴合。

23.按照权利要求22所述的球节，其特征在于，所述波纹管口(344)的与球轴颈(306)接触的支承面(362)构造为在卸载状态下呈凹面，以便产生波纹管口(344)与球轴颈(306)的一种弹性的接触贴合。

24.按照权利要求22或23所述的球节，其特征在于，在所述波纹管体(360)上在对立于与球轴颈(306)接触的支承面的区域内构造有一轴向的防尘唇(366)。

25.按照权利要求22至24之一项所述的球节，其特征在于，所述波纹管体(360)和波纹管口(344)这样地相互连接，即，使得在这两个元件(360、344)之间的力和运动传递减小。

26.按照权利要求25所述的球节，其特征在于，所述波纹管体(360)大致在其轴向中心的区域内安置于波纹管口(344)上，从而由此造成在波纹管体(360)与波纹管口(344)之间的力和运动传递的减小。

27.按照权利要求25或26所述的球节，其特征在于，在波纹管体(360)与波纹管口(344)之间的过渡区域具有减小的横截面。

28.按照权利要求27所述的球节，其特征在于，所述防尘唇(366)是设在相对横截面减小部而言的径向外面。

29.按照上述权利要求之一项所述的球节，其特征在于，所述波纹管体(360)具有至少一个切口(364)。

30.按照权利要求29所述的球节，其特征在于，所述切口(364)在波纹管体(360)中构造于一侧或两侧。

31.按照权利要求29或30所述的球节，其特征在于，所述波纹管体(360)具有多个切口(364)。

32.按照权利要求29至31之一项所述的球节，其特征在于，所述至少一个切口是设在波纹管体(360)的邻接于波纹管口(344)的区域内。

33.按照权利要求29至32之一项所述的球节，其特征在于，所述至少一个切口(364)是设在波纹管口(344)与波纹管体(360)之间的横截面减小部的径向外面。

34.按照上述权利要求之一项所述的球节，该球节通过具有异型横截面的牵杆体(470)与另一球节机械连接，该异型横截面处在一包络圆(472)内并且具有一垂直轴线(476)和一水平轴线(474)，其中，在所述异型横截面的水平轴线(474)的上方构成第一数目的凸起(478)，而在异型横截面的水平轴线(474)的下方构成第二数目的凸起(480)，其中，所述第一数目多于所述第二数目。

35.按照权利要求34所述的球节，其特征在于，在所述水平轴线(474)的上方构成三个凸起(478)，而在所述水平轴线(474)的下方构成两个凸起(480)。

36.按照权利要求34或35所述的球节，其特征在于，所述异型横截面是关于所述垂直轴线(476)对称的。

37.按照权利要求34至36之一项所述的球节，其特征在于，所述异型横截面沿所述牵杆体的长度是基本上恒定不变的。

38.按照权利要求34至37之一项所述的球节，其特征在于，所述异型横截面沿所述牵杆体的纵向延伸是变化的。

39.按照权利要求34至38之一项所述的球节，其特征在于，所述牵杆体的面积重心(S)就其相对所述水平轴线(474)的位置而言是恒定不变的。

40.按照权利要求34至39之一项所述的球节，其特征在于，所述牵杆体的面积重心(S)就其相对所述水平轴线(474)的位置而言是变化的，从而使牵杆体的弯曲线合适地匹配于外部的负荷。

41.按照权利要求34至40之一项所述的球节，其特征在于，在各凸起(478、480)之间在外表面上设有至少一个轮廓凹陷(482、484、486)。

42.按照权利要求41所述的球节，其特征在于，所述轮廓凹陷(482、484、486)构造为封闭的。

43.按照权利要求41或42所述的球节，其特征在于，所述轮廓凹陷(482、484、486)至少在牵杆体的一纵向部段中通过筋条被加固。

44.按照权利要求34至43之一项所述的球节，其特征在于，在至少一个自由端上设有一过渡区域(490)，该过渡区域构成用于一运动学点的连接区域(488)。

45.按照权利要求44所述的球节，其特征在于，所述过渡区域(490)构成为圆柱形部段，从而，所述连接区域(488)就其角度位置而言与所述异型横截面不相关联。

46.按照权利要求44或45所述的球节，其特征在于，在两个自由端上分别设置一个过渡区域(490)，它们的连接区域(488)相对彼此成一个在0°与180°之间的角度。

47.按照权利要求34至46之一项所述的球节，其特征在于，所述牵杆体(470)是借助于铝压铸制造的。

Images