專利名稱：具有不同程度加強的殼部的球頭殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求1和16所述特征的、特別用于汽車的萬向球節(jié)的球頭殼體及萬向球節(jié)本身。
DE29722507U1介紹過這樣的特別用于汽車萬向球節(jié)的球頭殼體。DE29722507U1公開了一種球頭殼體，該球頭殼體為了在將球頭體裝在球頭殼體中時能彈性偏移而具有縫隙，這些縫隙基本沿球頭殼體的中心軸線方向延伸。球頭殼體的內(nèi)壁面有溝狀凹槽，其作為用于萬向球節(jié)潤滑的潤滑脂存儲穴。在球頭殼體的外壁面上設(shè)有一些間距榫舌，它們規(guī)定出球頭殼體在萬向球節(jié)外殼中的位置并且在嵌入萬向球節(jié)外殼中后產(chǎn)生由附加材料引起的較小的偏壓(如果有)，因為支承在萬向球節(jié)上，所以該偏壓將球頭殼體壓向球頭體。球頭殼體在某些區(qū)域里的偏壓是人們希望有的，因為這種偏壓可以使球頭體即使在負(fù)荷下也不至于脫離球頭殼體的各部分，因而整個接觸面都可用于在球節(jié)中傳遞力矩。由在球頭殼體外表面上的間距榫舌引起的偏壓當(dāng)然會影響到整個球頭殼體，確切地說，影響到裝入的球頭體，因而，在偏壓不利于萬向球節(jié)的固有任務(wù)的區(qū)域中，所述偏壓造成在某些區(qū)域里的嚴(yán)重磨損，結(jié)果，萬向球節(jié)的使用壽命縮短。同時，所需的結(jié)構(gòu)空間增大。
DE1993278A1公開了一種萬向球節(jié)，它具有一個與加載方向匹配的球頭外殼包襯以便加強力的傳遞，而又不要求增大裝配空間。該球頭體的由施力方向決定地承受更高負(fù)荷的部位與承受負(fù)荷較小的部位相比更多地包圍著球頭殼體。為了將球頭體裝到球頭殼體中，在上述實施形式中必須加長球頭殼體，這就意味著高昂的安裝成本以及高的材料負(fù)荷，這可能可能導(dǎo)致球頭殼體破裂。
DE19932789A1及DE29722507U1所介紹的球頭殼體都是用注塑技術(shù)由塑料制成的。按這種制造方法，在實際中出現(xiàn)這樣的問題，即在使用廉價塑料時，它要么以不加強的形式在摩擦學(xué)上是良好適用的，但卻沒有足夠的強度；要么通過纖維加強而具有良好的強度特性。就廉價的塑料來說，良好的強度特性同時也意味著摩擦特性的喪失。當(dāng)使用這些塑料時，由于缺乏柔韌性不會產(chǎn)生球頭殼體的偏壓，也就無法達到更好的傳力。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種球頭殼體和一種具有該球頭殼體的萬向球節(jié)，它由于其結(jié)構(gòu)之故而具有較長的使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明，通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的球頭殼體以及通過如權(quán)利要求16所述的萬向球節(jié)來完成該任務(wù)。
與球節(jié)的使用范圍有關(guān)地，本發(fā)明提出的球節(jié)以及因此還有本發(fā)明提出的球頭殼體要么在徑向上可能遇到較高負(fù)荷，要么在軸向上也承受較高負(fù)荷。在徑向承載或軸向承載的情況下，球頭殼體部位，即球頭體因承載之故而貼在其上的那個部位(加載部位)，在加載方向上被球頭體擠壓。如果球頭殼體松弛，則球頭體移動到一個等于球頭殼體的松弛量，該移動也是在加載方向上。這樣，球頭體可以從對置于球頭殼體的加載部位的部位上突起(在此，對置是指在與加載方向相反的方向上)。因此，根據(jù)本發(fā)明，球頭殼體的承載較小的那些部位可以用未加強的塑料或略微加強的塑料制造。通過由此提高的塑料柔韌性，球頭殼體在裝配時受到偏壓，這樣，球頭體當(dāng)處于常規(guī)的承載條件下時不再會從球頭殼體中突出來，從而使得球頭殼體的整個接觸面即使在較高負(fù)荷下也能發(fā)揮傳力作用。與此同時，通過由此達到的球頭殼體偏壓，減小了球頭體在球頭殼體中有自由間隙的危險，這種自由間隙可能導(dǎo)致萬向球節(jié)的顫振乃至失效。根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)受較高負(fù)荷的那些部位具有一個加強的芯部，它能抑制在承載情況下產(chǎn)生的變形和磨損現(xiàn)象，從而可減小球頭體在高負(fù)荷下因塑料壓擠而下陷的程度。如此設(shè)計的球頭殼體能夠有利地做到，具有大接觸面的球頭殼體能夠同時用高度纖維加強型材料一體制成。
另一有利的實施形式是通過這樣的球頭殼體得到的，該球頭殼體附帶地配備有橋接片和縫。通過所述橋接片和縫在球頭殼體上的有利布置，可進一步促使通過偏壓實現(xiàn)的公差平衡，因為，偏壓可更精確地與應(yīng)力性質(zhì)協(xié)調(diào)一致。此外，橋接片和縫使得裝配變得簡單了，而不可能使加強的并因伸縮較小的那些部位因球頭殼體發(fā)生一定彈動而遇到強大應(yīng)力。這樣，有利地減小了球頭殼體因那些無彈性部位的過度伸長而造成破裂的危險。
本發(fā)明提出的球頭殼體有利地具有加強的和未加強的或略微加強的部位，其中，加強部位例如是利用多組份系統(tǒng)制成的；多組份系統(tǒng)由加強塑料和略微加強的或不加強的塑料構(gòu)成。加強部位由一芯部成分和一外周部成分構(gòu)成。此時，芯部通過相應(yīng)添加如纖維、云母、礦物、填料或微球來形成加強結(jié)構(gòu)，其加強程度可通過所摻入的加強添加物的種類和數(shù)量來調(diào)整。外周部成分是用適于摩擦的塑料形成的。外周部成分在這樣一些部位上包圍著芯部成分，即在這些部位上存在著因相應(yīng)的加強添加物而造成磨損加劇的危險，例如在芯部和球頭體之間，并由此能減小萬向球節(jié)的磨損傾向。通過使用上述塑料，能夠降低材料成本，從而可降低球頭殼體的生產(chǎn)成本。
下面將參照附圖對本發(fā)明的一些可行的實施例做詳細說明。附圖表示

圖1、2是一主要是徑向承載的萬向球節(jié)的一體式球頭殼體側(cè)視圖，它具有軸向和徑向公差平衡的功能；圖3是圖1、2所示球頭殼體的橫斷面圖；圖4、5是一主要是軸向承載的萬向球節(jié)的一體式球頭殼體側(cè)視圖，它具有軸向和徑向公差平衡的功能；圖6一種主要是軸向加載的具有套筒接頭形式的萬向球節(jié)的一部式球頭殼體側(cè)視圖，帶有軸向和徑向公差平衡；圖7是圖6所示球頭殼體橫斷面圖；圖8是由多個部分構(gòu)成的球頭殼體側(cè)視圖，它有軸向和徑向公差平衡的功能；圖9是一個主要是軸向承載的成承載接頭形式的萬向球節(jié)的由多個部分構(gòu)成的球頭殼體橫斷面圖，它有軸向和徑向公差平衡的功能；圖10是成軸向接頭形式的主要承受拉力的萬向球節(jié)的由多個部分構(gòu)成的球節(jié)球頭殼體的橫斷面圖；圖11是具有確定支承部位的一體式球頭殼體的橫斷面圖；圖12是根據(jù)局部A的、改變支承部位所需的在球頭殼體內(nèi)表面上的偏壓的放大圖。
圖1-圖3表示一主要是徑向承載的萬向球節(jié)的球頭殼體1。該球頭殼體具有一體式構(gòu)造并有一個基體2，在該基體上形成一個包含一球頭體的球頭殼體部分3。為了簡化裝配起見，球頭殼體1配有彈性的橋接片4和縫5，它們能夠使球頭殼體1在裝配過程中彈動。這種彈動能夠抑制在裝配過程中常有的塑料減弱，這種減弱由于在裝配過程中的塑料應(yīng)變而可能導(dǎo)致球頭殼體破損。
圖1所示的球頭殼體1主要設(shè)置用于徑向承載的萬向球節(jié)。彈性的橋接片4這樣構(gòu)成，即該球頭殼體在裝配過程中能夠借助一道環(huán)繞縫5而不費力地實現(xiàn)彈動(亦可見圖3)。此外，橋接片4借助其彈性在裝配時起到了平衡公差的作用，在這里，它們平衡了外殼和球的公差?？梢酝ㄟ^一個橡皮圈來實現(xiàn)軸向公差平衡的提高，橡皮圈在將球頭殼體裝到萬向球節(jié)外殼中時被裝到球頭殼體和萬向球節(jié)外殼之間。因此，可以平衡在裝配時或許出現(xiàn)的高度差，從而能加工出更一致的萬向球節(jié)。
圖2表示主要是徑向承載的萬向球節(jié)的球頭殼體1的另一側(cè)視圖。該球頭殼體沿球頭殼體部分3有一個環(huán)繞的縫5。為了在安裝到球頭殼體外殼之前提高球頭殼體的穩(wěn)定性，可以在一邊配置另一個橋接片6(以虛線表示)，它將兩個球頭殼體部分連結(jié)起來。在球頭殼體1的基體2中的橋接片7也用虛線表示并且是選裝的，以便通過相應(yīng)的偏壓實現(xiàn)徑向的公差平衡。
圖3表示圖1所示球頭殼體1的一個橫斷面圖。球頭殼體1可以這樣構(gòu)成，即依照承載類型在兩側(cè)被加強、在兩側(cè)略微增強或不加強以及在一側(cè)增強并同時在另一側(cè)略微加強或不加強。在圖3所示的實施例中，基體2和球頭殼體部分3都在右側(cè)有一個雙組份系統(tǒng)，它包括一個適于摩擦的外周面8，在該外周面中嵌入一個加強塑料的芯部9。為了制成這個系統(tǒng)，首先將第一塑料注入一個相應(yīng)成型的型腔中，在這里，該型腔只是部分注滿。該材料形成雙組份系統(tǒng)的外周面。在第二步驟中，用構(gòu)成加強芯部的第二塑料完全填滿型腔。視承載類型而定，球頭殼體1的基體2也可以通過相應(yīng)的澆注技術(shù)未被加強或略微加強地構(gòu)成，以便例如在球頭體上達到較大的偏壓，由此提高軸向偏壓。為了增大偏壓，球頭殼體1在左側(cè)被略微加強或未加強。為了提高基體穩(wěn)定性，也可以有選擇地在基體上形成一些加強筋10。此外，球頭殼體在其內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)上有凹槽4a，該凹槽特別是在裝配時使球頭殼體更容易彈動。
圖4、5表示一種主要是軸向承載的萬向球節(jié)的球頭殼體11的實施例。在這個實施例里，球頭殼體11視承載類型而定地也可以被構(gòu)造成兩側(cè)加強、兩側(cè)略微加強或不加強以及在一側(cè)加強且同時另一側(cè)略微加強或不加強。相應(yīng)的橋接片14布置在只須承受最小負(fù)荷的區(qū)域里，在本實施例中，這個區(qū)域處于赤道平面高度(圖4)。在本實施例中，橋接片14也是用于簡化裝配以及提供球頭殼體的偏壓。為了加強徑向公差平衡，可在基體12上加設(shè)另一個橋接片17(圖5)?；w12的外輪廓可根據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)定條件成圓形(圖5右)或斜面的(圖5左)。
圖6、7表示一種主要是軸向承載的萬向球節(jié)的一體式球頭殼體21，該萬向球節(jié)成套筒接頭形式。彈性的橋接片(24，27)和塑料的加強都是根據(jù)承載情況來布置的。例如在圖6中，球頭殼體的右部配有一個用于軸向公差平衡的彈性橋接片，球頭殼體的左部成實心狀。此外，為了獲得徑向偏壓，可選擇地置彈性的橋接片27(圖6中虛線所示)。為了實現(xiàn)簡易的裝配過程，還可以在球頭殼體21中開設(shè)縱向縫。圖7表示圖6所示球頭殼體的橫斷面。該球頭殼體在一側(cè)有一個雙組份系統(tǒng)28、29(圖7左)并在另一側(cè)被略微加強或未被加強(圖7右)。
圖8表示一個具有軸向和徑向公差平衡作用的且由多個部分構(gòu)成的球頭殼體的側(cè)視圖。軸向公差平衡是通過凸起狀的材料成形部34實現(xiàn)的，它們?nèi)绱瞬贾?，即它們在把球頭殼體裝在萬向球節(jié)外殼中時被壓縮，并且在球頭體按照承載情況而下陷的區(qū)域內(nèi)又再次伸長出來，從而再抵消所產(chǎn)生的余隙。材料成形部34例如一方面可以布置在球頭殼體下殼上(圖8左)，另一方面布置在上殼上(圖8右)。未示出的徑向公差平衡以及在裝配后的球頭殼體偏壓能通過相應(yīng)地布置橋接片來實現(xiàn)(亦可參見圖2)。
圖9表示主要是軸向承載的并且成承載接頭形式的萬向球節(jié)的由多個部分構(gòu)成的球頭殼體31的橫斷面圖。由于在這種實施形式里必然產(chǎn)生壓力，所以，球頭殼體的塑料在球頭體接觸基體32上的接觸面區(qū)域內(nèi)下陷。一種相應(yīng)必需的大的軸向公差平衡通過以下措來實現(xiàn)，即采用壁較厚的球頭殼體部分33并借助球頭殼體31的較大偏壓。與力作用方向相反地布置的球頭殼體部分33的壁厚增大造成在球頭殼體31里的偏壓增大，這與在裝配時出現(xiàn)強烈的塑料壓縮有著同樣的意味。如果在承載接頭承載時在基體32的接觸面區(qū)域內(nèi)的塑料受到壓縮，那么在球頭體和球頭殼體部分33之間產(chǎn)生的間隙就得通過球頭殼體部分33的因偏壓被壓下的彈性塑料的松馳來消除。為了抑制塑料下陷，球頭殼體31的基體32可以具有一個加強的芯部39。
圖10表示主要是承受拉力的并成軸向接頭形式的萬向球節(jié)的一個由多個部分構(gòu)成的球頭殼體41的橫斷面圖。在這里，根據(jù)承載情況，主要是在赤道平面上方的球頭殼體部分43的區(qū)域配備有加強的芯部49。在圖10中未示出的是，根據(jù)負(fù)荷大小，在這里，基體42也可以具有比球頭殼體部分更大的壁厚。
圖11表示一個用芯部59來加強的并配備有彈性橋接片54的球頭殼體51的橫斷面圖，除了上述特征外，該球頭殼體通過在球頭殼體內(nèi)表面上布置突起55(亦見圖12)而能夠使處于嚙合中的支承面適應(yīng)于負(fù)荷大小，從而在萬向球節(jié)中獲得確定的力矩。基體52和球頭殼體部分53例如都具有一個加強的芯部59。在負(fù)荷小時，具有高度ΔS的突起55單獨形成了球頭體在球頭殼體上的接觸面。隨著負(fù)荷的不斷增大，球頭體擠壓著形成突起的塑料，從而使球頭殼體51的整個內(nèi)表面56形成球頭體的接觸面，從而使球頭殼體的整個表面都可用于傳遞力。此時，力便被均勻地傳遞到塑料上并且有效的單位面積壓力保持很小，從而使塑料承載較小，蠕變較小。
附圖標(biāo)記一覽表1、11、21、31、41、51球頭殼體2、12、22、32、42、52球頭殼體的基體3、33、43、53球頭殼體部分4、14、24、34、54彈性橋接片及用于軸向公差平衡的材料成形部4a、24a、54a 支持裝配的凹槽5環(huán)繞的縫6用于軸向公差平衡的彈性橋接片7、17、27用于徑向公差平衡的彈性橋接片8、28雙組份系統(tǒng)的外周部分9、29、39、49、59雙組份系統(tǒng)的芯部10 加強筋55 突起56 球頭殼體的內(nèi)表面
權(quán)利要求
1.用于萬向球節(jié)的塑料的球頭殼體，其特征在于該球頭殼體具有第一部位，這些部位比該球頭殼體的其它部位經(jīng)受更高的機械負(fù)荷，其中，構(gòu)成這些第一部位的球頭殼體材料是加強的塑料，而其余的部位由略微加強或不加強的塑料制成。
2.按權(quán)利要求1所述的球頭殼體，其特征在于該球頭殼體具有一體式構(gòu)造(1，11，21，51)或由多個部分構(gòu)成(31，41)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的球頭殼體，其特征在于該球頭殼體(1，11，21，31，41，51)有一個基體(2，12，22，32，42，52)，該基體特別用于按規(guī)定將該球頭殼體裝在一個萬向球節(jié)外殼中。
4.按權(quán)利要求1-3之一所述的球頭殼體，其特征在于基體(2，12，22，32，42，52)具有用于支撐該球頭體的接觸面。
5.按權(quán)利要求1-4之一所述的球頭殼體，其特征在于基體(2，22，32，52)在出現(xiàn)高負(fù)荷的部位中有一個加強的芯部(9，29，39，59)并且在其余部位中被略微加強或未被加強。
6.按權(quán)利要求1-5之一所述的球頭殼體，其特征在于在基體(2，12，22，32，42，52)上固定有且尤其是一體形成有至少一個包容球頭體的球頭殼體部分(3，33，43，53)。
7.按權(quán)利要求6所述的球頭殼體，其特征在于該球頭殼體部分(3，33，43，53)通過至少一個特別被設(shè)計成有彈性的橋接片(4，14，24)與該球頭殼體(1，11，21，51)的基體(2，12，22，52)相連。
8.按權(quán)利要求6或7所述的球頭殼體，其特征在于該球頭殼體部分在那些在接觸面上出現(xiàn)高負(fù)荷的部位中有一個加強的芯部(9，29，49，59)，并在其余部位中被略微加強或未被加強。
9.按權(quán)利要求6-8之一所述的球頭殼體，其特征在于該球頭殼體部分在其內(nèi)表面和/或外表面上具有凹槽(4a，24a，54a)，這些凹槽特別使得該球頭殼體在裝配時容易彈動。
10.按權(quán)利要求1-9之一所述的球頭殼體，其特征在于該球頭殼體具有一些縫(5)和/或橋接片，其中，這些橋接片由彈性的塑料制成并且所述橋接片和縫特別使得該球頭殼體在裝配時能夠沿軸向(4，6，14，24)和/或沿徑向(7，17，27)彈動以及實現(xiàn)該球頭殼體的偏壓和/或公差平衡成為可能。
11.按權(quán)利要求1-10之一所述的球頭殼體，其特征在于該球頭殼體的基體具有附加的加強筋(10)。
12.按權(quán)利要求1-11之一所述的球頭殼體，其特征在于該球頭殼體具有一些突起，這些突起在萬向球節(jié)的負(fù)荷小時形成該萬向球節(jié)的接觸面。
13.按權(quán)利要求12所述的球頭殼體，其特征在于位于該球頭殼體(51)的內(nèi)表面上的突起(55)在負(fù)荷增大時被球頭體擠壓，從而使包容球頭體的球頭殼體部分(53)的整個內(nèi)表面(56)和基體(52)的支撐部分形成該萬向球節(jié)的接觸面。
14.按權(quán)利要求1-13之一所述的球頭殼體，其特征在于一個多組份系統(tǒng)形成加強結(jié)構(gòu)，其中，該多組份系統(tǒng)特別尤其包含一種用纖維、云母、礦物或微球加強的塑料作為芯部和一種適于摩擦的塑料如PTFE(聚四氟乙烯)或者一種含有石墨或合成纖維的塑料作為外周部。
15.按權(quán)利要求1-14之一所述的球頭殼體，其特征在于特別用于公差平衡的略微加強部位或未加強部位具有大于第一加強部位的壁厚。
16.一種萬向球節(jié)，它采用如以上權(quán)利要求之一所述的球頭殼體。
17.按權(quán)利要求16所述的萬向球節(jié)，其特征在于該萬向球節(jié)被構(gòu)造成套筒接頭、軸向接頭或徑向接頭的形式。
18.按權(quán)利要求16或17所述的萬向球節(jié)，其特征在于該萬向球節(jié)在球頭殼體的基體的下方具有一個橡皮圈，該橡皮圈特別用于在承載過程中形成偏壓和用于公差平衡。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于萬向球節(jié)的塑料的球頭殼體并涉及萬向球節(jié)本身，其中，該球頭殼體具有第一部位，這些部位所承受的機械負(fù)荷高于球頭殼體的其余部位，形成第一部位的球頭殼體材料是加強的塑料，而其余部位由略微加強的塑料或未加強的塑料構(gòu)成。
文檔編號F16C11/06GK1623045SQ03802771
公開日2005年6月1日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月24日
發(fā)明者F·布德 申請人:Zf雷姆伏爾德金屬制品股份公司