CN104768837A - 用于制造塑料壳体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造塑料壳体的方法和装置。在第一步骤中制造基体和至少一个闭锁元件并且在第二步骤中经由至少一个浇注点在浇注过程中施加弹性体层，该弹性体层将基体和所述至少一个闭锁元件彼此连接。

Description

用于制造塑料壳体的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于转向机构壳体的塑料壳体的方法和一种用于实施该方法的装置。

背景技术

转向装置是指这样的装置，其例如在汽车中用于影响行驶方向。在此由驾驶员在方向盘上实施的转向运动等通过转向机构传递到铰接的车轮上。该转向机构通常被壳体包围。

在用于转向机构的壳体中大多数情况下将压铸铝壳体用作转向器壳体，所述转向器壳体通过塑料壳体补充。铝壳体和塑料壳体之间的连接在许多情况下借助螺栓进行。在此塑料壳体中的孔通常通过金属套筒增强，以避免塑料的蠕变和因此螺栓的松动。为了相对于铝壳体密封塑料壳体，通常使用O形环，O形环是技术上成熟的密封装置。O形环是具有圆形或O形横截面的环状密封元件。

为了确保O形环密封装置在车辆常见的-40℃至+120℃的温度范围内可靠工作，所用塑料必须具有与铝类似的热膨胀。另外，塑料必须满足车辆中转向装置的强度要求。出于这个原因，塑料在许多实施方式中通过填料增强。

在一般的应用中塑料常常与其它构件通过卡合元件连接。在此拉伸塑料接片，该塑料接片于是卡入另一构件的侧凹中。在此利用了塑料良好的延展性。当在转向机构中应使用卡合元件来连接时，塑料接片必须非常长，因为增强塑料的延展性大大降低。但在车辆中通常不存在用于这种长的塑料接片的结构空间。

此外应注意，塑料部件、如塑料壳体在转向器壳体上的固定应当是可靠且低成本的。这也可通过卡合元件实现。所述卡合元件必须可相对于塑料壳体的基体径向移动到转向器壳体的凹槽中，以便确保塑料壳体的可靠固定。

发明内容

有鉴于此，提出一种具有权利要求1特征的方法和一种根据权利要求9的装置。实施方式由从属权利要求和说明书给出。

所提出的方法用于制造用于转向机构壳体的塑料壳体，在其中，在第一步骤中制造基体和至少一个闭锁元件并且在第二步骤中经由至少一个浇注点在浇注过程中施加弹性体层，该弹性体层将基体和所述至少一个闭锁元件彼此连接。

弹性体是尺寸稳定的、可弹性变形的塑料。

在该方法的一种实施方式中，在第二步骤中使用正好一个浇注点。作为用于弹性体层的材料使用热塑性弹性体或硅树脂材料。

在第一步骤中可实施注塑过程。

在第二步骤中可实施伞骨形浇注或直接浇注。

通过上面所描述的方式制造的塑料壳体可与转向器壳体连接，从而形成转向机构的壳体。

另外提出一种用于制造用于转向机构壳体的塑料壳体、尤其是用于实施上述类型的方法的装置，该装置包括模具上部和模具下部和用于施加由弹性材料制成的层的浇注通道。

该装置可设计用于直接浇注或伞骨形浇注。

另外提出一种用于转向机构的壳体，该壳体包括转向器壳体和塑料壳体，所述塑料壳体包括由塑料制成的基体、弹性体层和至少一个闭锁元件。

在一种实施方式中，弹性体层由热塑性弹性体或硅树脂材料制成。

至少一个其中闭锁元件可构造为卡合元件。替换或补充地，在壳体上至少一个闭锁元件可构造为锁止元件。

所述至少一个闭锁元件可具有形锁合和/或力锁合的止动装置。另外可设置用于拆卸的装置。

另外，弹性体层可设置在基体的整个圆周上。

另外，至少一个闭锁元件可构造为防旋转元件。

在一种实施方式中，塑料壳体附加地包括O形环。

另外提出一种用于转向机构的壳体、尤其是用于上述类型的壳体的塑料壳体，包括基体、至少一个闭锁元件和弹性体层。

基体和闭锁元件可由纤维增强塑料制成。由弹性材料制成的层可由弹性体制成。

借助所提出的壳体确保塑料壳体和优选由金属、尤其是由铝压铸制成的壳体之间的具有小的结构空间的密封且牢固的连接。这可通过卡合功能(必要时借助卡合元件的止动装置)、防旋转功能和/或锁紧功能实现。

所要求的可动性通过基体和卡合元件或锁紧元件之间的、例如由硅树脂材料或热塑性弹性体制成的弹性层或者说弹性元件实现。另外有利的是，弹性层可用于两个壳体之间的密封。

本发明的其它优点和方案由说明书和附图给出。

当然，上面提到的和下面还将说明的特征不仅可在给出的组合中，而且也可在其它组合中或者单独被使用，且不离开本发明的范围。

附图说明

借助实施例在附图中示意性示出本发明并且下面参考附图详细说明本发明。附图如下：

图1示出所描述的用于转向机构的壳体的一种实施方式；

图2示出图1的局部图；

图3示出塑料壳体的另一局部图；

图4示出图3的塑料壳体的俯视图和剖面图；

图5示出另一用于转向机构的壳体的局部图；

图6示出塑料壳体的俯视图和侧视图；

图7示出图6的塑料壳体局部的两个视图；

图8示出所描述的用于转向机构的壳体的另一种实施方式；

图9示出图8的塑料壳体；

图10示出所提出的壳体的另一种实施方式；

图11示出图10的局部图；

图12示出图10的塑料壳体的透视图；

图13示出图10的塑料壳体的俯视图；

图14示出塑料壳体的剖面图；

图15示出另一剖面图；

图16示出壳体的一种实施方式；

图17示出图16的局部图；

图18示出图16的塑料壳体；

图19示出塑料壳体；

图20示出图19的局部图；

图21示出塑料壳体；

图22示出塑料壳体的俯视图；

图23示出塑料壳体；

图24示出塑料壳体；

图25示出塑料壳体；

图26示出塑料壳体；

图27示出塑料壳体；

图28示出塑料壳体的一种实施方式；

图29示出图28的局部图；

图30示出塑料壳体；

图31示出塑料壳体；

图32示出安装步骤；

图33示出塑料壳体；

图34示出制造装置。

具体实施方式

图1示出所描述的用于转向机构的壳体10的一种实施方式。该图示出(例如由金属材料制成的)转向器壳体12、卡合元件14、弹性体层16、O形环18和由塑料制成的基体20。卡合元件14、层16、O形环18和基体20构成塑料壳体22。

这种塑料壳体22因此包括通常增强的基体20，该基体例如由纤维增强塑料制成并且满足强度要求且具有与转向器壳体类似的热膨胀。在基体20上径向支撑有密封元件、即O形环18和/或弹性体层16。在该基体20上借助注塑过程通过材料锁合和/或形锁合施加弹性塑料材料、如硅树脂材料或热塑性弹性体，其构成弹性体层16。

弹性体层16和/或O形环18径向支撑在基体20上并且由此可通过被挤压向转向器壳体12产生密封作用。在弹性体层16上设有多个卡合元件14，所述卡合元件可嵌入转向器壳体的一个凹槽中。弹性体层16和卡合元件14之间例如通过材料锁合和/或形锁合连接。

在卡合功能下，层16可实现在小的结构空间中卡合元件14所需的相对于基体20的变形，且不超过允许的延伸率。为了将塑料壳体22无间隙地固定在转向器壳体12中，可这样选择构件的尺寸，使得卡合元件14在安装状态中在卡入转向器壳体的凹槽中时被轴向预压紧。这通过轴向挤压弹性体层16得以实现。

因此，在弹性体层16中设有凹槽或凹部，其在安装状态中可容纳通过挤压被挤出的弹性体。卡合元件14可在表面上具有凸起或凹部。通过形锁合的轮廓，可用工具将卡合元件14从转向器壳体12的凹槽中拉出。当卡合元件14被拉出凹槽时，可拆下塑料壳体22。在应维修或完全拆卸整个转向机构时，如此拆卸卡合的塑料壳体22是有利的。

图2示出图1的局部图。该图示出转向器壳体12、卡合元件14、弹性体层16、O形环18和基体20。可以看出，在转向器壳体12中设有用于构成塑料组件的塑料壳体22的轴向止挡15。当卡合元件14卡入壳体凹槽中时，弹性体层16轴向变形。为此设置转向器壳体凹槽19。

图3示出了塑料壳体30的另一种实施例的局部图，该塑料壳体30具有设有凹部34的卡合元件32、弹性体层36、O形环38和基体40。如上所述，凹部34用于拆卸。

图4示出图3的塑料壳体的俯视图和剖面图。可以看到设有用于拆卸的凹部34的卡合元件32。

图5示出用于转向机构的壳体50的另一种实施例的局部图，该壳体包括转向器壳体52、卡合元件54、弹性体层56和基体58。基体58、卡合元件54和弹性体层56构成塑料壳体60。应当指出，在该实施例中未设置O形环并且因此弹性体层56执行密封功能。此外，该图示出轴向弹性体层56的凹槽62。此外可以看到插入阶梯64，基体58贴靠在该插入阶梯上。在此通过径向挤压弹性体实现密封功能。

图6以俯视图和侧剖视图示出塑料壳体70的一种实施例，该塑料壳体在此情况下构造为盖。该图还示出分别具有销74的卡合元件72。

图7以细节图示出塑料壳体70的实施方式。在此左侧的塑料壳体70处于解锁的状态中并且右侧的塑料壳体70处于锁止的状态中。另外示出弹性体层76、O形环78和基体80。该图还示出用于容纳销74的缺口90。

为了确保塑料壳体70在整个使用寿命中可靠固定在转向器壳体中，附加地在卡合元件72和基体80之间设置锁止装置。该锁止装置在此情况下由销74构成，该销在卡合元件72的注塑过程中一同制出。销74向上突出于卡合元件72并且例如借助薄的连接环分别固定在卡合元件72上。在销74下方，在卡合元件72和基体80中设有孔。

当销74被压入该孔中时，连接环断裂并且销74连接卡合元件72与基体80。这样构造销74，使得销在孔之一中具有压配合，从而销可防丢失地固定。该压紧可附加地通过孔中或销中的局部凸起和凹部来加强。无论如何卡合元件72被形锁合地锁止。

图8示出所描述的用于转向机构的壳体100的一种实施方式。该图示出例如由金属材料、如铝制成的转向器壳体102、卡合元件104、弹性体层106和由塑料制成的基体110。卡合元件104、层106和基体110构成塑料壳体112。另外可以看到连接接片114。通过连接接片114，卡合元件104力锁合地锁止。通过连接接片114的拱形形状连接接片114获得安装所需的弹性。

图9示出图8的具有卡合元件104的塑料壳体112，所述卡合元件104通过连接接片114彼此连接。密封通过受挤压的弹性体实现。在转向器壳体102中设有用于塑料壳体112的轴向止挡。当卡合元件104卡入壳体凹槽中时，弹性体层106轴向变形。

因此，卡合元件104通过拱起的连接接片114彼此连接。连接接片114具有一个共同的中心118，连接接片114从该中心以拱起的弓形形状过渡到卡合元件104中。

在安装构成盖的塑料壳体112时，卡合元件104向内移动，在此拱起的连接接片114弹性变形。随后卡合元件104卡入转向器壳体凹槽中，在此连接接片114将卡合元件104压入凹槽中。通过张紧的连接接片114确保卡合元件104在使用寿命中可靠地保持在转向器壳体凹槽中。

卡合元件104通过连接接片114彼此连接并且因此可被有利地制造为一个构件。由于卡合元件104是一个构件，因此该构件可简单地通过弹性体层106与基体110连接。当壳体是扁平的盖板时，塑料壳体112的这种构造是非常适合的。

图10示出壳体119的另一种实施方式，该壳体包括包围一个体积的塑料壳体120，所述塑料壳体具有基体123和弹性体层124。另外可以看到基体123中的缺口126，该缺口被弹性体层124覆盖。塑料壳体120包括基体123和弹性体层124。在此情况下为圆柱形的塑料壳体120安装在转向器壳体中，卡合元件130可顶着弹性体层124径向移动到基体123的缺口126中。密封通过径向受挤压的弹性体和/或O形环实现。在转向器壳体中设有用于构成塑料组件的塑料壳体120的轴向止挡。当卡合元件卡入壳体凹槽中时，弹性体层124轴向变形。

图11示出图10的局部图。该图示出具有凸台138的卡合元件130、弹性体层124、基体123和作为转向器壳体的金属体132。另外还示出插入阶梯136。

图12以透视图示出构造为盖的塑料壳体120。可以看到具有凸台138的卡合元件130。为了拆卸，须使卡合元件向内、即沿箭头135方向移动。

图13以俯视图示出塑料壳体120。图14和15分别以侧剖视图示出塑料壳体120。

在安装塑料壳体120时，卡合元件130向内移动。在此卡合元件130向内沉入基体123的缺口中。弹性体层124覆盖基体123中的缺口。弹性体层124在此被拉伸并且将卡合元件130向外压入转向器壳体凹槽中。通过张紧的弹性体层124确保卡合元件130在使用寿命中可靠地卡在转向器壳体凹槽中。

通过该结构，转向器壳体可与圆柱形的塑料壳体120在小的安装空间中通过卡合连接。

图16示出总体上以附图标记150表示的壳体的另一种实施方式。该壳体150包括塑料壳体152，该塑料壳体与转向器壳体154共同作用。另外示出多件式的锁止元件156、锁紧滑块157、弹性体层158、O形环160和基体162。图16示出锁止状态。

图17示出图16的局部图。可以看到锁止元件156如何嵌入转向器壳体凹槽164中。

在该实施方式中，塑料壳体152安装在转向器壳体154中。构成锁止元件156的锁紧元件嵌入转向器壳体凹槽164中。锁紧滑块157到达其端部位置。密封通过O形环160和/或受挤压的弹性体层158进行。在此当锁止元件156嵌入转向器壳体凹槽164中时，弹性体层158轴向变形。由此塑料壳体152无间隙地配合在转向器壳体154中并且不会引起啪嗒声。

图18示出处于未锁止状态中的塑料壳体152。

该图示出在安装到转向器壳体154中之前的塑料壳体152。锁紧元件157不突出于基体162。在将塑料壳体152安装到转向器壳体154中时未进行卡入。在安装塑料壳体152之前锁紧滑块157处于其初始位置中。当锁止元件156卡入转向器壳体凹槽164中时，弹性体层158轴向变形。在弹性体层158中设有凹槽或凹部，其可容纳在安装位置中被挤出的弹性体。

图19示出处于未锁止状态中的该实施方式的塑料壳体152。

图20示出图19的局部图并且因此也示出未锁止状态。所显示的锁止元件156的锁紧元件在此未嵌入转向器壳体凹槽164中。

图21再次示出处于未锁止状态中的塑料壳体152。

图22以俯视图和侧剖视图示出塑料壳体152。可清楚地看到多件式的锁止元件156，其包括多个分布在圆周上的锁紧元件。

在锁紧功能下，弹性体层158可实现在小的结构空间中锁紧元件所需的相对于基体162的变形，且不超过允许的延伸率。为了将塑料壳体152无间隙地固定在转向器壳体154中，可这样选择构件的尺寸，使得锁紧元件在安装状态中在嵌入转向器壳体凹槽164中时被轴向预压紧。这通过轴向挤压弹性体层158实现。因此在弹性体层158中设有凹槽或凹部，其在安装状态中可容纳通过挤压被挤出的弹性体。

锁紧元件通过锁紧滑块157这样移动，使得锁紧元件卡入转向器壳体的凹槽164中。锁紧滑块157可构成单独的构件或与锁紧元件通过连接接片连接。当锁紧滑块157移动时连接接片断裂。当锁紧滑块向基体方向移动时，锁紧元件通过斜面向外移动。当锁紧滑块157到达其端部位置时，锁紧滑块可卡入基体162或锁紧元件上的侧凹中，从而锁紧元件保持锁定在转向器壳体凹槽164中。

也可这样构造锁紧滑块157，使得通过其转动运动使锁紧元件向外移动并且嵌入转向器壳体凹槽164中。当锁紧滑块157实施完所需的转动运动后，锁紧滑块可通过形锁合与基体162或锁紧元件卡锁。从而形成和保持锁止状态。

通过锁紧滑块157的运动锁紧元件这样移动，以致锁紧元件与转向器壳体154形成形锁合。锁紧滑块157和/或锁紧元件可具有允许所述元件移动的形状元件。从而塑料壳体可拆卸。

图23以俯视图和侧剖视图示出处于锁止状态中的塑料壳体220的一种实施方式。另外该图示出锁紧元件222、支撑元件224和锁紧滑块226。

图24示出安装在转向器壳体230中的塑料壳体220。在此锁紧元件222嵌入转向器壳体凹槽中。锁紧滑块226达到其端部位置。密封通过O形环228和/或受挤压的弹性体层232进行。当锁紧元件222嵌入转向器壳体凹槽中时，弹性体层轴向变形。由此塑料壳体220无间隙地配合在转向器壳体230中并且不会引起啪嗒声。另外还可看到基体234。

图25示出处于锁止状态中的塑料壳体220的局部图。

图26以俯视图和剖面图示出解锁的基体234。

图27示出塑料壳体220，其包括支撑元件224、构造为可移动的楔块的锁紧滑块226、锁紧元件222、弹性体层232、O形环228和基体234。

塑料壳体220安装在转向器壳体中，且锁紧元件222未通过锁紧滑块226移动。锁紧元件222未嵌入转向器壳体凹槽中。锁紧滑块226位于初始位置中。锁紧元件222不突出于基体234。在将塑料壳体220安装到转向器壳体中时未进行卡入。在安装塑料壳体220之前锁紧滑块226占据其初始位置。当锁紧元件222卡入转向器壳体凹槽中时，弹性体层232轴向变形。在弹性体层232中设有凹槽或凹部，其可容纳在安装位置中被挤出的弹性体。

锁紧元件222通过锁紧滑块226这样移动，使得锁紧元件222卡入转向器壳体的凹槽中。每个锁紧元件222具有自身的锁紧滑块226，该锁紧滑块在朝向基体234的端面上构造成锥形的。当锁紧滑块226向基体234方向移动时，锁紧元件222径向向外移动，因为锁紧滑块226在与锁紧元件222相对置的一侧上在支撑元件224上被导向。通过适当的设计支撑元件224以及将其定位在塑料壳体220上，可防止支撑元件224相对于基体234移动。

锁紧滑块226可分别构造为单独的构件或者所有锁紧滑块226也可彼此连接，以便加速安装过程。另外，锁紧元件222、锁紧滑块226和支撑元件224也可通过薄的连接接片或者说规定断裂位置彼此连接，以便简化制造和安装过程。在安装塑料壳体220时，当以定义的力将锁紧滑块226压向基体234方向时所述规定断裂位置断裂。

在将塑料壳体220插入转向器壳体中后，以确定的力将锁紧滑块226压向基体234方向。在此锁紧滑块226被推入到锁紧元件222和支撑元件224之间。基于锁紧元件222的几何形状在支撑元件224不可移动的情况下，锁紧元件222被径向向外推入转向器壳体凹槽中。锁紧滑块226和锁紧元件222和/或支撑元件224之间的接触面可具有凸起和/或凹部或侧凹，由此锁紧滑块226保持在下方的位置中并且因此可靠地卡入转向器壳体凹槽中。锁紧滑块226可具有允许拔出的形状元件。因此塑料壳体可拆卸。

图28以俯视图和剖面图示出一种塑料壳体250，其包括卡合元件252、连接接片254、用于安装工具的开口256和防旋转装置258。该塑料壳体250设计用于旋转。

在图29中示出塑料壳体250连同转向器壳体260。该图还示出锁紧元件262、弹性体层264和O形环266。

进一步的显示在图30和图31中示出，图30示出旋转后的最终状态，其中防旋转装置或者说旋转元件258卡入凹槽270中，图31示出虽然作为盖被放置上，但尚未旋转的塑料壳体250。因此图30示出处于安装后的位置中的塑料壳体250，而图31示出安装前的位置。

图32示出安装本身、即第一步骤300，在其中供应塑料壳体250并且将塑料壳体250的旋转元件朝向转向器壳体的缺口方向定向，第二步骤302，在其中轴向移动塑料壳体250直至转向器壳体中的端部止挡，和第三步骤304，在其中相对于转向器壳体以定义的旋转角度旋转塑料壳体250。

为了将塑料壳体250无间隙地固定在转向器壳体中，可这样选择构件的尺寸，使得旋转元件在安装状态中在卡入转向器壳体凹槽中时被轴向预压紧。这通过轴向挤压弹性体层来实现。在弹性体层中设有凹槽或凹部，其在安装状态中可容纳通过挤压被挤出的弹性体。

与塑料壳体250连接的旋转元件的直径略大于基体的外径。旋转元件径向突出于基体且相应于转向器壳体中的凹槽深度。在转向器壳体中塑料壳体250的旋转元件所在的区域被相应留空，从而塑料壳体250可沿轴向被插入转向器壳体中。在将塑料壳体250插入转向器壳体中后，塑料壳体250旋转定义的角度。在此塑料壳体250的旋转元件嵌入转向器壳体的凹槽中并且因此使各壳体彼此固定连接。

为了在运行期间防止该连接分离，旋转元件可具有轴向凸起和/或凹部。所述凸起或凹部位于旋转元件的背离基体的一侧上并且与转向器壳体的相应元件对应。通过这种方式确保塑料壳体250在整个使用寿命中保持在该位置中并且因此可靠地卡入转向器壳体凹槽中。

在安装期间可借助工具旋转塑料壳体250，该工具作用于例如设置在旋转元件上的开口和/或凸起。

图33以俯视图和剖面图示出总体上以附图标记400表示的塑料壳体的一种实施方式。另外在圆周上设置卡合元件402。

图34示出一种用于施加弹性体层的装置，该装置整体上以附图标记450表示。该图示出模具上部452、浇口454、锁紧元件和/或卡合元件456、弹性体层458、基体460、模具下部462。

因此，基体460和锁紧元件或卡合元件456可在第一注塑过程中由增强材料制出。随后这两个构件在第二注塑过程中与弹性体层连接。

基体460以及锁紧元件和/或卡合元件456可通过不同的浇注方法制出、例如通过直接浇注(Stangenanguss)或伞骨形浇注(Schirmanguss)。相反，在第二注塑过程中，在将弹性体层458注入两个增强组件之间时，应使用借助一个在轴中心中的中央浇注通道的浇注方法，该中央浇注通道均匀地在整个圆周上填充模腔、如直接浇注或伞骨形浇注。由此确保弹性体层458的密封唇是形状非常精确的并且没有缺陷处，因为避免了在结合多个浇注通道时可能存在的弹性体层458内的盲缝和形状缺陷。

Claims (11)

1.一种用于制造用于转向机构壳体的塑料壳体的方法，在其中，在第一步骤中制造基体和至少一个闭锁元件并且在第二步骤中经由至少一个浇注点在浇注过程中施加弹性体层，该弹性体层将基体和所述至少一个闭锁元件彼此连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在第二步骤中经由正好一个浇注点施加弹性体层。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使用热塑性弹性体作为用于弹性体层的材料。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使用硅树脂材料作为用于弹性体层的材料。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在第一步骤中实施注塑过程。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在第二步骤中实施直接浇注。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在第二步骤中实施伞骨形浇注。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，将制出的塑料壳体与转向器壳体连接，以形成转向机构的壳体。

9.一种用于制造用于转向机构壳体的塑料壳体的装置，该装置尤其是用于实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法，该装置包括模具上部和模具下部和用于施加由弹性材料制成的层的浇注通道。

10.根据权利要求9所述的装置，该装置设计用于直接浇注。

11.根据权利要求9所述的装置，该装置设计用于伞骨形浇注。