CN102667189A - 球窝关节以及用于在球窝关节上固定密封波纹管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在球窝关节（10）上固定密封波纹管（16）的方法以及一种球窝关节（10），该球窝关节包括关节壳体（12）、能枢转地容纳在关节壳体（12）中的球面轴颈（14）和密封波纹管（16），该密封波纹管关于关节轴线（A）具有贴靠在球面轴颈（14）上的轴向的第一波纹管端部（18）和固定在关节壳体（12）上的轴向的第二波纹管端部（20），其中，关节壳体（12）为了固定密封波纹管（16）而具有波纹管座（22），该波纹管座为轴向的第二波纹管端部（20）不仅形成径向止挡、而且形成轴向止挡，以及设有与关节壳体（12）间隔开的、封闭的保持环（24），该保持环对密封波纹管（16）沿径向向内加载并使该密封波纹管抵靠在波纹管座（22）上。

Description

球窝关节以及用于在球窝关节上固定密封波纹管的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在球窝关节上固定密封波纹管的方法以及一种球窝关节，该球窝关节包括关节壳体、能枢转地容纳在关节壳体中的球面轴颈和密封波纹管，该密封波纹管关于关节轴线具有贴靠在球面轴颈上的轴向的第一波纹管端部和固定在关节壳体上的轴向的第二波纹管端部，其中，关节壳体为了固定密封波纹管而具有波纹管座，该波纹管座为轴向的第二波纹管端部不仅形成径向止挡、而且形成轴向止挡。

背景技术

为了保护球窝关节免受污物和必要时为了容纳润滑剂，在球窝关节中在球面轴颈与关节壳体之间的过渡区域内通常设有密封波纹管。该密封波纹管必须可靠且持久地一方面固定在球面轴颈上和另一方面固定在关节壳体上。此外，波纹管固定在生产技术上应能够尽可能简单地实现，以便降低球窝关节的装配费用。

通常，为了固定密封波纹管，或者使用开缝的夹紧环或者使用封闭的保持环。可弹性扩张的夹紧环在此被夹在一个波纹管端部上并且对密封波纹管沿径向向内加载并使该密封波纹管抵靠在波纹管座上。而封闭的保持环则被塑性变形，以便把波纹管端部固定在关节壳体上或在球面轴颈上。夹紧环由于其开缝的实施结构而具有的缺点是，夹紧环在周向上看没有施加恒定的、径向向内定向的保持力并且此外在其开缝棱边处会损伤密封波纹管。

同类的EP 0269836A2公开了一种用于把密封波纹管装配在球窝关节的关节壳体上的装置。为了固定波纹管而采用封闭的金属板环，该金属板环具有径向向内拱曲的横截面。在装配波纹管时该金属板环支撑在关节壳体的环绕的环台阶上并且被塑性变形。由于其拱曲的横截面，在塑性变形时金属板环的内径减小，使得波纹管边缘被环绕地均匀地压靠在波纹管座上。

EP 0319679A2也示出了一种同类的球窝关节以及一种用于在球窝关节的关节壳体上固定密封波纹管的方法。在这里使用封闭的保持环，该保持环支撑在关节壳体上、被工具沿轴向以及径向向内地加载并且同时被塑性变形。在塑性变形以后，密封波纹管、更确切说密封波纹管的边缘凸起部通过保持环被固定在关节壳体上。

上述球窝关节的缺点是，保持环在装配密封波纹管之后贴靠在关节壳体上。因为可塑性变形的保持环正如关节壳体那样通常由金属制成，所以该接触部位特别是在出现湿气时受到强烈的腐蚀危险。

发明内容

本发明的目的在于，创建一种球窝关节，该球窝关节具有在轴向的波纹管端部与关节壳体之间的可靠的、持久的并且可简单建立的连接，其中，该连接特别是应具有低的易腐蚀性。

按照本发明，该目的通过开头所述类型的球窝关节来达到，在该球窝关节中，设有与关节壳体间隔开的、封闭的保持环，该保持环对密封波纹管沿径向向内加载并使该密封波纹管抵靠在波纹管座上。因为保持环在这种情况下没有贴靠在关节壳体上，所以腐蚀危险低并且波纹管固定的待期望的使用寿命相应高。

在一种实施形式中，保持环的直径在轴向方向上看从第二波纹管端部朝向第一波纹管端部缩小。通过这种圆锥形的环形状，连同波纹管座的径向止挡和轴向止挡，得到轴向的第二波纹管端部的、特别有抵抗力的且可靠的固定。

在该实施形式中，保持环在其缩小的端部处优选向外弯曲。密封波纹管从其轴向的第二波纹管端部出发沿径向在保持环的该缩小的端部与关节壳体的径向止挡之间朝向其轴向的第一波纹管端部延伸。通过保持环的向外弯曲的端部，在与密封波纹管的接触区域中没有尖棱的会损伤密封波纹管的保持环端部。这又对密封波纹管的使用寿命起积极的作用。

此外，所提出的目的还通过一种用于在球窝关节上固定密封波纹管的方法来达到，其中，球窝关节包括密封波纹管、关节壳体、能枢转地容纳在关节壳体中的具有轴颈纵轴线的球面轴颈以及用于固定密封波纹管的保持环，该方法包括以下步骤：

a）关于轴颈纵轴线沿轴向定位保持环和密封波纹管，使得保持环包围密封波纹管并且密封波纹管包围关节壳体的波纹管座；

b）以力受控的方式对保持环加载并使该保持环抵靠在波纹管座的轴向止挡和径向止挡上，其中，使保持环变形。

已知的是，在保持环和第二波纹管端部的合适的几何结构和布置结构以及合适选择波纹管材料的情况下，密封波纹管可以用作直接的支座，保持环在其塑性变形时基本上支撑在该支座上。

在一种方法变型方案中，保持环在其在步骤b）中塑性变形时保持与关节壳体间隔开并且经由波纹管沿轴向和径向仅间接地支撑在关节壳体上。也就是说，保持环从不、特别是在装配波纹管之后不与关节壳体接触，从而不存在金属－金属接触并且即使在潮湿环境中腐蚀危险也是最小的。

在一种备选的实施变型方案中，保持环在其在步骤b）中塑性变形时在波纹管弹性压缩的情况下不仅支撑在波纹管上而且支撑在关节壳体的端面上，其中，波纹管在步骤b）之后重新扩张并使保持环沿轴向运动离开端面。尽管在这里保持环在方法的过程中短时间地与关节壳体接触，但通过波纹管材料的弹性保证，该保持环在装配波纹管以后重新与关节壳体间隔开。由此得到与在前面的方法变型方案中相同的优点，即，在第二波纹管端部的固定区域内低的腐蚀危险。

附图说明

从参考附图对优选实施形式的以下描述得出本发明的其他特征和优点。在附图中：

图1示出按本发明的球窝关节带有装配好的密封波纹管的局部剖视图；

图2示出按本发明的在装配密封波纹管之前的球窝关节；

图3示出按本发明的在装配密封波纹管之后不久的球窝关节。

具体实施方式

图1示出球窝关节10，该球窝关节包括一关节壳体12、一球面轴颈14和一已经装配好的密封波纹管16，该球面轴颈的球头能枢转地容纳在关节壳体12中，该密封波纹管关于轴颈纵轴线A具有一个固定在球面轴颈14上的轴向的第一波纹管端部18（参见图2和3）和一个固定在关节壳体12上的轴向的第二波纹管端部20。关节壳体12为了固定密封波纹管16而具有一波纹管座22，该波纹管座为第二波纹管端部20不仅形成径向止挡而且形成轴向止挡。设有一与关节壳体12间隔开的、封闭的保持环24，该保持环对密封波纹管16径向向内加载并使该密封波纹管抵靠在波纹管座22上。

在此，保持环24是一个单独的、塑性变形的金属环，优选由金属板制成，该金属环基本上包围第二波纹管端部20。

在把密封波纹管16固定在关节壳体12上之前，保持环24在本实施例中具有L形的环横截面，包括一个基本上圆柱形的轴向延伸的腿26和一个基本上沿径向延伸的另外的腿28（参见图2中的细节）。

当在装配波纹管时保持环24塑性变形之后，保持环24沿轴向方向看从第二波纹管端部20朝向第一波纹管端部18圆锥形地缩小。密封波纹管16从其轴向的第二波纹管端部20出发在保持环24的一个缩小的环端部30与关节壳体12之间朝向其轴向的第一波纹管端部18延伸。为了使贴靠的密封波纹管16不被尖锐的棱边损伤，保持环24在其缩小的环端部30处向外弯曲了约180°并且由此被倒圆。

具体地，在保持环24变形时，原始圆柱形的腿26（图2）变形为圆锥形的腿26’（图1），其中，腿26’在向腿28（或28’）的过渡区域中具有与原始直径相比减小的直径。此外，原始径向的腿28变形为大致平行于已变形的腿26’延伸并且贴靠在腿26’上的腿28’。

按照图1至3，关节壳体12上的波纹管座22是一个环绕球面轴颈14的壳体台阶32。该壳体台阶32在此包括一个形成轴向止挡的端面34和一个形成径向止挡的侧面36。与变形的保持环24一起，由此得到一个横截面为大致三角形的、环绕的环形空间，该环形空间优选完全由第二波纹管端部20的波纹管材料填充（图1）。第二波纹管端部20在此优选构造成加厚的凸起部，从而得到保持环24在关节壳体12上牢固且可靠的固定。

要强调的是，保持环24既不贴靠在端面34上、也不贴靠在侧面36上，而是相应通过位于其间的波纹管材料与关节壳体12间隔开。金属的保持环24因此通过通常由弹性塑料材料制成的密封波纹管16与同样金属的关节壳体12分隔开，从而没有金属－金属接触并且与此相应地甚至在潮气或湿气的环境中也仅产生低的腐蚀危险。

按照图1，壳体台阶32的端面34基本上垂直于关节轴线A延伸并且与侧面36形成的角度α<90°。在小于90°的角度情况下，防止密封波纹管16从关节壳体12沿轴向脱落的阻力增大，因为轴向的第二波纹管端部20（和由此还有保持环24）必须径向扩张。

下面借助图2和3阐述用于在球窝关节10上固定密封波纹管16的方法。

图2示出在装配波纹管之前的球窝关节10，其中，关节轴线A竖直定向。此外，能看到装配机器38的一部分，该部分沿着关节轴线A的方向可被移动。

一个装配圆锥42被放置到球面轴颈14的杆部40上，以便便利密封波纹管16的装配。再把密封波纹管16套装到该装配圆锥42上，其中，轴向的第二波纹管端部20面朝关节壳体12。与轴向的第二波纹管端部20相比，轴向的第一波纹管端部18具有较小的内径，使得首先轴向的第一波纹管端部18贴靠在装配圆锥42上。按照图2，球窝关节10包括一固定环44，该固定环预装配在轴向的第一波纹管端部18上。保持环24同样已经设置在密封波纹管16上，其中，该保持环或者同样定位在第二波纹管端部20上，或者如图2中所示地首先占据轴向的中间位置。

在第一方法步骤中，现在借助装配机器38把保持环24和密封波纹管16沿轴向这样定位，使得保持环24包围密封波纹管16并且密封波纹管16包围关节壳体12的波纹管座22。在后续的第二方法步骤中，以力受控的方式对保持环24加载并使该保持环抵靠在波纹管座22的轴向止挡和径向止挡上，其中，保持环24基本上支撑在密封波纹管16上并且塑性变形。

特别是，在第一方法步骤中，轴向的第一波纹管端部18通过固定环44已经固定在球面轴颈14的一波纹管座46上。在此，固定环44是一个开缝的夹紧环并且球面轴颈14的波纹管座46是一个圆柱形的区段，第一波纹管端部18通过固定环44被加载而抵靠在该区段上。备选地，波纹管座46也可以是槽，其中，夹紧环在第一方法步骤中通过装配圆锥42首先弹性扩张并且最终卡入该槽中。

具体地，在第一方法步骤中，首先装配机器38的第一工具48作用于轴向的第一波纹管端部18上并且使整个密封波纹管16连同固定环44和保持环24沿轴向定位，直到固定环44已经达到其在球面轴颈14的波纹管座46上的固定位置。此后，装配机器38的另一第二工具50作用于保持环24上，以使保持环24和轴向的第二波纹管端部20沿轴向定位。

在第二方法步骤中，装配机器38的圆锥形的第三工具52作用于保持环24上、对保持环24不仅沿轴向、而且沿径向向内地加载并使该保持环抵靠在关节壳体12上并且使保持环24这样塑性变形，即，保持环24的直径至少局部缩小。在此，保持环24的原始圆柱形的区段（图2，腿26）通过第三工具52的圆锥形接触面54变形为圆锥形的区段（图1，腿26’）。

借助图2和3变清楚的是，密封波纹管16在球面轴颈14上和在关节壳体12上的固定在生产技术上能非常简单地在装配机器38的一个唯一的工序中实施。为此从图2出发，使装配机器38的示出的部件或者说使各个工具48、50、52沿轴向朝向关节壳体12移动，直至最终到达按图3的最终装配状态。接着可使装配机器38重新移动回到其按图2的初始状态并且可插入一个新的球窝关节10连同待装配的密封波纹管16。

在一种方法变型方案中，当在第二方法步骤中保持环24借助圆锥形的工具52塑性变形时，保持环24保持与关节壳体12间隔开并且沿轴向和径向只支撑在密封波纹管16上并且经由密封波纹管16仅仅间接地支撑在关节壳体12上。在该方法变型方案中决定性的是，密封波纹管16的材料特性以及在保持环24与关节壳体12的端面34之间的波纹管材料的厚度。根据这些参数可以接着这样调节圆锥形的工具52对保持环24的以力受控方式的加载，使得保持环24虽然以所希望的方式塑性变形，但不与关节壳体12贴靠。位于保持环24与端面34之间的波纹管材料在此被压缩，但是最终施加轴向阻力，该阻力大于第三工具52的对于保持环24变形所需的轴向力。

在一种备选的方法变型方案中，端面34在保持环24变形时短时间地用作用于保持环24的直接的轴向支座。保持环24然后在其在第二方法步骤中弹性变形时、在密封波纹管16弹性压缩的情况下不仅支撑在密封波纹管16上、而且支撑在关节壳体12的端面34上，其中，但是密封波纹管16在移开工具48、50、52之后重新扩张并使保持环24沿轴向运动离开端面34。

在任何情况下，保持环24在密封波纹管16装配之后与关节壳体12间隔开，从而在该固定区域内只产生低的腐蚀危险。

Claims (19)

1.球窝关节，包括：

关节壳体（12）；

能枢转地容纳在关节壳体（12）中的球面轴颈（14）；和

密封波纹管（16），该密封波纹管关于关节轴线（A）具有贴靠在球面轴颈（14）上的轴向的第一波纹管端部（18）和固定在关节壳体（12）上的轴向的第二波纹管端部（20），其中，

关节壳体（12）为了固定密封波纹管（16）而具有波纹管座（22），该波纹管座为轴向的第二波纹管端部（20）不仅形成径向止挡、而且形成轴向止挡，

其特征在于，设有与关节壳体（12）间隔开的、封闭的保持环（24），该保持环对密封波纹管（16）沿径向向内加载并使该密封波纹管抵靠在波纹管座（22）上。

2.按照权利要求1所述的球窝关节，其特征在于，保持环（24）是包围第二波纹管端部（20）的、单独的环。

3.按照权利要求1或2所述的球窝关节，其特征在于，保持环（24）是塑性变形的金属板环。

4.按照上述权利要求之一所述的球窝关节，其特征在于，保持环（24）沿轴向方向看从第二波纹管端部（20）朝向第一波纹管端部（18）具有缩小的直径。

5.按照权利要求4所述的球窝关节，其特征在于，保持环（24）在其缩小的环端部（30）处向外弯曲。

6.按照权利要求4或5所述的球窝关节，其特征在于，保持环（24）在其缩小的环端部（30）处弯曲了约180°。

7.按照上述权利要求之一所述的球窝关节，其特征在于，波纹管座（22）是环绕球面轴颈（14）的壳体台阶（32）。

8.按照权利要求7所述的球窝关节，其特征在于，壳体台阶（32）包括形成轴向止挡的端面（34）和形成径向止挡的侧面（36）。

9.按照权利要求8所述的球窝关节，其特征在于，端面（34）基本上垂直于关节轴线（A）延伸。

10.按照权利要求8或9所述的球窝关节，其特征在于，端面（34）和侧面（36）形成的角度α<90°。

11.按照权利要求8至10之一所述的球窝关节，其特征在于，保持环（24）完全与波纹管座（22）的端面（34）和/或侧面（36）通过密封波纹管（16）的位于其间的波纹管材料间隔开。

12.用于在球窝关节（10）上固定密封波纹管（16）的方法，其中，球窝关节（10）包括密封波纹管（16）、关节壳体（12）、能枢转地容纳在关节壳体（12）中的具有轴颈纵轴线（A）的球面轴颈（14）以及用于固定密封波纹管（16）的保持环（24），该方法包括以下步骤：

a）关于轴颈纵轴线（A）沿轴向定位保持环（24）和密封波纹管（16），使得保持环（24）包围密封波纹管（16）并且密封波纹管（16）包围关节壳体（12）的波纹管座（22）；

b）以力受控的方式对保持环（24）加载并使该保持环抵靠在轴向止挡和径向止挡上，其中，使保持环（24）塑性变形。

13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，保持环（24）在步骤b）中基本上支撑在密封波纹管（16）上。

14.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，球窝关节（10）包括固定环（44），该固定环预装配在轴向的第一波纹管端部（18）上并且在步骤a）中把轴向的第一波纹管端部（18）固定在球面轴颈（14）的波纹管座（46）上。

15.按照权利要求12至14之一所述的方法，其特征在于，在步骤a1）中，一个工具（48）作用于轴向的第一波纹管端部（18）上并且使整个密封波纹管（16）连同固定环（44）和保持环（24）沿轴向定位，直到固定环（44）已经达到其在球面轴颈（14）的波纹管座（46）上的固定位置，以及在步骤a2）中，另一工具（50）作用于保持环（24）上，以使保持环（24）和轴向的第二波纹管端部（20）关于轴颈纵轴线（A）沿轴向定位，使得轴向的第二波纹管端部（20）进入与波纹管座（22）的接触。

16.按照权利要求12至15之一所述的方法，其特征在于，在步骤b）中，一个圆锥形的工具（52）作用于保持环（24）上、对保持环（24）沿轴向以及径向向内地加载并使该保持环塑性变形，使得保持环（24）的直径至少局部减小。

17.按照权利要求12至16之一所述的方法，其特征在于，使保持环（24）的原始圆柱形的区段在步骤b）中这样变形，即，该区段在轴颈纵轴线（A）的方向上具有减小的直径。

18.按照权利要求12至17之一所述的方法，其特征在于，保持环（24）在其在步骤b）中塑性变形时保持与关节壳体（12）间隔开并且经由波纹管（16）沿轴向和径向仅间接地支撑在关节壳体（12）上。

19.按照权利要求12至17之一所述的方法，其特征在于，保持环（24）在其在步骤b）中塑性变形时在波纹管（16）弹性压缩的情况下不仅支撑在波纹管（16）上、而且支撑在关节壳体（12）的端面（34）上，其中，波纹管（16）在步骤b）之后重新扩张并使保持环（24）沿轴向运动离开端面（34）。

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