專利名稱：用于球節(jié)的殼體的制作方法
用于球節(jié)的殼體本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分所述的用于球節(jié)的殼體。DE 195 36 035 Al公開(kāi)了 一種制造球節(jié)殼體，特別是用于汽車(chē)轉(zhuǎn)向橫拉桿 (Spurspange)的球節(jié)殼體的方法和一種利用此方法制造的用于球節(jié)(Kugelgelenk)的殼 體。此殼體具有用于放置球面軸頸的球形活節(jié)的合適的內(nèi)部空間以及用于穿過(guò)球面軸頸的 與球形活節(jié)相連接的軸頸段的開(kāi)口。兩端開(kāi)口的殼體一端通過(guò)一個(gè)蓋罩密封，其中為了固 定該蓋罩 ，在殼體的上邊緣設(shè)置有變形段。使用蓋罩密封是在把球面軸頸和支撐球形活節(jié) 的軸瓦一起安裝在殼體的內(nèi)部空間中之后完成的。球面軸頸的軸頸段在與蓋罩相對(duì)的一側(cè) 伸出殼體的開(kāi)口。在此設(shè)置了一個(gè)用于密封內(nèi)部活節(jié)部件的密封波紋件，密封波紋件的邊 緣區(qū)域密封地靠觸在殼體外表面的接觸區(qū)域上。在DE 195 36 035 Al所公開(kāi)的方法中，帶 有用于穿過(guò)球面軸頸的軸頸段的開(kāi)口的一側(cè)具有接觸肩部，安裝在內(nèi)部空間中的軸瓦支撐 在該接觸肩部上。此外尤其是在用于汽車(chē)的球面軸頸殼體中所熟知的是，除了位于殼體外表面上的 用于密封地固定密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域外，還設(shè)有一個(gè)使球面軸頸的球形活節(jié)能夠旋 轉(zhuǎn)地和擺動(dòng)地固定在殼體的內(nèi)部空間中的變形段。在這里，在把球面軸頸安裝在殼體的內(nèi) 部空間中之后，使已有的開(kāi)口在一個(gè)有限的范圍內(nèi)朝殼體中心變形，從而采用這種方式防 止球面軸頸自動(dòng)從殼體中脫落。這種將球面軸頸固定在用于球節(jié)的殼體內(nèi)部的方式既能夠 用于單面開(kāi)口的殼體，也能用于雙面開(kāi)口的殼體。如果在用于球節(jié)的殼體上既設(shè)置了一個(gè) 用于密封地固定密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域，還在殼體開(kāi)口側(cè)設(shè)置了一個(gè)使球面軸頸的球 形活節(jié)能夠旋轉(zhuǎn)地和擺動(dòng)地固定在殼體的內(nèi)部空間中的變形段，那么在該方案中有一個(gè)缺 點(diǎn)密封波紋件邊緣會(huì)從殼體上的其固定的位置脫落，并且經(jīng)由已經(jīng)變形的變形段而滑落。 這種情況是可能發(fā)生的，如果在變形段變形期間，用于密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域也至少 部分地隨著一起變形。但密封波紋件邊緣的可移動(dòng)性將導(dǎo)致，密封波紋件邊緣密封地靠觸 在殼體上不能在任何情況下都能可靠地實(shí)現(xiàn)，因而存在濕氣和污物會(huì)進(jìn)入到活節(jié)內(nèi)部的危 險(xiǎn)。隨之而產(chǎn)生的活節(jié)部件的損傷將最終導(dǎo)致球節(jié)的完全失效。這尤其是在汽車(chē)中使用球 節(jié)殼體時(shí)一定要避免，因?yàn)樗鼈兪桥c安全相關(guān)的部件。本發(fā)明的目的在于，提供一種用于球節(jié)的殼體，其使密封波紋件邊緣在球節(jié)的整 個(gè)壽命周期中都固定在殼體上的為此所設(shè)置的接觸區(qū)域上，從而保證長(zhǎng)期可靠的密封。本發(fā)明利用權(quán)利要求1所述的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。本發(fā)明的其它的一些設(shè)計(jì)是從 屬權(quán)利要求的主題。一種用于球節(jié)的殼體，其具有用于放置球面軸頸的球形活節(jié)的合適的內(nèi)部空間； 用于穿過(guò)球面軸頸的與球形活節(jié)相連接的軸頸段的開(kāi)口 ；位于殼體外表面上的用于密封地 固定密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域；和用于使球面軸頸的球形活節(jié)能夠旋轉(zhuǎn)地和擺動(dòng)地固定 在殼體的內(nèi)部空間中的變形段，將根據(jù)本發(fā)明如下進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)，即變形段具有相對(duì)于 用于密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域較小的材料截面。通過(guò)按照本發(fā)明對(duì)用于穿過(guò)球面軸頸的軸頸段的開(kāi)口的開(kāi)口區(qū)域的設(shè)計(jì)，該殼體 在其外表面上具有一個(gè)梯段，該梯段作為用于密封地固定密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域。與變形段相比，這個(gè)在其截面上相對(duì)于變形段更加厚的接觸區(qū)域在變形段變形時(shí)保持不會(huì)受到影響，從而對(duì)接觸區(qū)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠精確地與密封波紋件邊緣的尺寸相匹配。通過(guò)殼 體的如此形成的在開(kāi)口側(cè)部分的梯段，密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域和變形段彼此分隔。與 現(xiàn)有技術(shù)所熟知的解決方法相比，這種殼體的變形在球節(jié)裝配時(shí)能夠極大的簡(jiǎn)化。通過(guò)本 發(fā)明的措施，密封的可靠性和持久性能夠得到根本性的改善。本發(fā)明第一種設(shè)計(jì)是，在變形段和接觸區(qū)域之間設(shè)有一個(gè)過(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)的輪廓 與變形段在變形之后的形狀一致。通過(guò)這種措施，使得在用于固定密封波紋件邊緣的接觸 區(qū)域和變形段之間形成一種分級(jí)的，但是盡可能協(xié)調(diào)的過(guò)渡。在制造完成具有按照本發(fā)明 所述殼體的球節(jié)之后，過(guò)渡區(qū)域不再能夠被分辨出來(lái)。更確切地說(shuō)，過(guò)渡區(qū)域在變形段變形 時(shí)與其形狀精確地一致。相應(yīng)地，本發(fā)明另一種設(shè)計(jì)提出，過(guò)渡區(qū)域由至少一個(gè)半徑部分(Radius)來(lái)構(gòu) 成。但優(yōu)選在過(guò)渡區(qū)域中設(shè)置多個(gè)、相互間光滑過(guò)渡的半徑部分。另外，通過(guò)所述由半徑部 分產(chǎn)生的在用于固定密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域和變形段之間的光滑過(guò)渡，能夠?qū)崿F(xiàn)在殼 上的沒(méi)有尖棱的過(guò)渡。這種尖棱的過(guò)渡會(huì)導(dǎo)致對(duì)球節(jié)密封非常重要的密封波紋件邊緣的接 觸區(qū)域過(guò)早損傷。另外，按照本發(fā)明的殼體的一種特別的設(shè)計(jì)是，密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域具有 圓柱形的、錐形的或者圓錐形的形狀。接觸區(qū)域的優(yōu)選的圓柱形可以形成一個(gè)表面，其能夠 實(shí)現(xiàn)在接觸區(qū)域和與之靠觸的密封波紋件邊緣之間的優(yōu)化的密封作用。此外，接觸區(qū)域設(shè) 計(jì)成圓錐形或者錐形能夠進(jìn)一步改善密封波紋件邊緣的密封接觸，或者輔助地起著使密封 波紋件邊緣不會(huì)從接觸區(qū)域脫落的作用。此外，密封輪廓可以是齒輪形式的結(jié)構(gòu)，從而可以 實(shí)現(xiàn)接觸區(qū)域和密封波紋件邊緣互相之間的嚙合。為了簡(jiǎn)化殼體的制造，此外有利的是，變形段在其變形之前具有空心圓柱體幾何 形狀、錐體幾何形狀或者圓錐體幾何形狀。從而變形段也優(yōu)選地具有圓柱體的形狀，這使得 變形段的變形得到簡(jiǎn)化，并且在安裝球節(jié)的球形活節(jié)之后實(shí)現(xiàn)變形段與球形活節(jié)或者與球 形活節(jié)軸承區(qū)域的優(yōu)化的靠觸。變形段的錐形或者圓錐形的形狀可按照以下形式設(shè)計(jì)，即 它比如鏡像對(duì)稱地朝著圓錐形或者錐形的接觸區(qū)域。然而對(duì)于接觸區(qū)域和變形段的設(shè)計(jì)有非常重要意義的是，按照本發(fā)明，變形段的 外直徑小于用于密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域的外直徑，從而使按照本發(fā)明的解決方案能夠 得到實(shí)施，根據(jù)該解決方案，變形段具有相對(duì)于接觸區(qū)域減小的材料橫截面。所述減小能夠 如同圓錐形或者錐形一樣通過(guò)輪廓形狀來(lái)決定。為了簡(jiǎn)化對(duì)具有按照本發(fā)明所述的殼體的球節(jié)的裝配，此外建議，變形段借助冷 成形過(guò)程或者輥壓過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)成形。已表明，這些本身熟知的制造方法在采用按照本發(fā)明 的解決方案時(shí)是非常有利的，因?yàn)樗麄児?jié)能、成本低，并且制造消耗少。本發(fā)明一個(gè)特別有利的設(shè)計(jì)是，用于密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域設(shè)置在殼體的一 段中，通過(guò)球節(jié)中心并且與沒(méi)有偏移的球節(jié)的縱軸線垂直地延伸的平面通過(guò)所述段。通過(guò) 所述大約在殼體中心的用于密封波紋件邊緣的接觸，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化的密封。通過(guò)球節(jié)擺動(dòng) 而作用在密封波紋件上的拉力負(fù)荷，或者密封波紋件承受的扭轉(zhuǎn)，能夠通過(guò)這個(gè)措施得到 補(bǔ)償。密封波紋件此時(shí)具有一個(gè)長(zhǎng)度，這個(gè)長(zhǎng)度使其為螺旋形且具有多個(gè)褶皺，從而它能 夠由于其自身固有的彈性而補(bǔ)償所述運(yùn)動(dòng)并且不會(huì)從其接觸區(qū)域脫離。如果用于密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域大約設(shè)置在球形活節(jié)的中心的高度，則這對(duì)于徑向活節(jié)(Radialgelenk)是非常有利的。這種徑向活節(jié)大都具有從一個(gè)殼體側(cè)面伸出的桿，該桿用于稍后使殼體與對(duì)應(yīng)部件相連接。相對(duì)于沒(méi)有偏移的球節(jié)的縱軸線徑向延伸的所述桿直接與用于密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域相連接。可以確定的是，通過(guò)按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的殼體，徑向活節(jié)中的桿的連接在負(fù)荷中受到較小的彎曲應(yīng)力。這是這里所描述的設(shè)計(jì)的另一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)。為了簡(jiǎn)化用于球節(jié)的按照本發(fā)明所述的殼體的整個(gè)制造過(guò)程，另一個(gè)建議是，整個(gè)殼體通過(guò)冷擠壓方法或者通過(guò)鍛造過(guò)程來(lái)制造。使用冷擠壓方式時(shí)，能夠以有利的方式依次設(shè)置制造殼體的全部步驟，而不需要為此非常耗能地對(duì)材料加熱。相反，鍛造過(guò)程具有的優(yōu)點(diǎn)是，盡管非常耗能，但是能夠?qū)崿F(xiàn)殼體制造時(shí)很小的部件公差。就熱鍛造的殼體而言，還能夠?qū)崿F(xiàn)在鍛造過(guò)程中產(chǎn)生用于密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域和/或變形段，以至于不需要任何再加工。這也能通過(guò)校正過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這些情況下可以分別省去接下來(lái)的切削加工。此外，通過(guò)鍛造過(guò)程制造的殼體的至少用于密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域和/或變形段可以是切削再加工過(guò)的一段。通過(guò)對(duì)殼體各個(gè)段的切削再加工，可以使由此制造的殼體具有很小的公差和使用較少的材料。此外，通過(guò)鍛造過(guò)程制造的殼體具有較高的部件強(qiáng)度，并且由于材料的性能可以實(shí)現(xiàn)較好的變形能力。下面將借助附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。所示出的實(shí)施例并沒(méi)有任何對(duì)于所描述的變化形式的限制，其僅僅用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。為了使按照本發(fā)明的工作原理更清楚明白，在圖中僅示出了極大簡(jiǎn)化的原理圖示，其中省略了對(duì)本發(fā)明沒(méi)有很大意義的部件或者元件。但這并不表示，這些部件或者元件在按照本發(fā)明的解決方法中并不存在。其示出了

圖1為用于球節(jié)的殼體的頭部區(qū)域的局部視圖；和圖2為具有按照本發(fā)明的殼體的球節(jié)的部分剖視圖。圖1中所示出的并且整體上標(biāo)注有6的殼體具有一個(gè)桿15，通過(guò)該桿使殼體6固定在對(duì)應(yīng)的部件上。殼體6中設(shè)有一個(gè)內(nèi)部空間3，其構(gòu)造為可以容納一個(gè)球面軸頸 (Kugelzapfen)的球形活節(jié)(Gelenkkugel)以及一個(gè)支撐該球形活節(jié)的軸瓦。圖1中的殼體6被特殊地構(gòu)造為一端開(kāi)口的殼體6。相應(yīng)地，殼體6具有一個(gè)開(kāi)口 4。通過(guò)開(kāi)口4可以 使得在裝配球節(jié)時(shí)一個(gè)由球面軸頸和在球面軸頸的球形活節(jié)上安裝的軸瓦組成的組件能夠伸入到殼6之中。殼體6在開(kāi)口區(qū)域首先具有一個(gè)用于密封地接觸密封波紋件邊緣的接觸區(qū)域7。接觸區(qū)域7在這里被構(gòu)造成圓柱形接觸表面，因而具有直徑dA。朝開(kāi)口4的方向觀察，在接觸區(qū)域7的下面，有一個(gè)變形段9，在把球面軸頸的球形活節(jié)安裝在殼體6的內(nèi)部空間3中之后，通過(guò)該變形段9朝向活節(jié)中心的變形而使球面軸頸的球形活節(jié)固定在內(nèi)部空間3中。變形段9的變形應(yīng)使得球形活節(jié)在內(nèi)部空間3中仍能夠轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)。特別有利的是，在變形的同時(shí)測(cè)量阻力矩，從而能夠確定在球形活節(jié)和容納該球形活節(jié)的軸承部件之間形成的摩擦系數(shù)，并且使由此產(chǎn)生的球節(jié)具有精確地確定的摩擦系數(shù)。變形段9的外直徑為Clu，如圖1清楚地示出，其小于接觸區(qū)域7的外直徑dA，從而使在稍后的為裝配活節(jié)而發(fā)生的變形段9的變形不會(huì)對(duì)接觸區(qū)域7產(chǎn)生任何影響。接觸區(qū)域7被構(gòu)造成能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的密封。在接觸區(qū)域7和變形段9之間有一過(guò)渡區(qū)域10，其由多段相互間光滑過(guò)渡的半徑部分所組成。因此過(guò)渡區(qū)域10具有一個(gè)與變形段9變形后的形狀相對(duì)應(yīng)的輪廓。圖2示出了一個(gè)球節(jié)，其具有一個(gè)按照本發(fā)明所述的殼體6。如前面結(jié)合圖1所述，殼體6具有一個(gè)徑向伸出的桿15。在殼體6的內(nèi)部空間3中插入軸瓦13，該軸瓦的外 表面在很大一塊區(qū)域里直接與內(nèi)部空間3的內(nèi)表面相靠觸。由塑料所組成的且具有一定彈 性的軸瓦13以其在當(dāng)前情況下為球形的內(nèi)表面容納球面軸頸2的球形活節(jié)1。在圖2中， 球面軸頸2處于沒(méi)有偏移的位置。在球形活節(jié)1的下面，球面軸頸2過(guò)渡到軸頸段5。密封 波紋件14用于使可運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部鉸接件對(duì)周?chē)芊狻Ｔ撁芊獠y件具有第一密封波紋件邊 緣8，其靠觸在殼體6的外表面上；以及與第一密封波紋件邊緣相對(duì)的密封波紋件邊緣16， 其直接與球面軸頸2的軸頸段5相接觸。密封波紋件邊緣8與殼體6的接觸區(qū)域7緊密地 靠觸。殼體6的接觸區(qū)域7具有大于在開(kāi)口側(cè)位于其下面的殼體6的變形段9的直徑。從 圖2可以看出，變形段9為了使球形活節(jié)1和軸瓦13固定在球節(jié)的殼體6中而朝活節(jié)中心 變形。在變形段9變形的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸區(qū)域7和變形段9之間的過(guò)渡區(qū)域10的補(bǔ)償 (Angleichimg)，從而使過(guò)渡區(qū)域10在裝配完成的球節(jié)中不能再被識(shí)別出來(lái)。為了避免尖 棱的過(guò)渡區(qū)域，在殼體6的此段中優(yōu)選地使用半徑部分(Radien)，從而形成各個(gè)殼體段之間協(xié)調(diào)平滑的過(guò)渡。此外圖2中重要的是，密封波紋件邊緣8位于平面12上，此平面與沒(méi) 有偏移的球面軸頸2的縱軸線11垂直，并且通過(guò)球形活節(jié)1的中心M。從而密封波紋件邊 緣8幾乎位于活節(jié)中心，其明顯的優(yōu)點(diǎn)在于，它能夠很好地補(bǔ)償由球面軸頸2在殼體6中運(yùn) 動(dòng)而產(chǎn)生的負(fù)荷。附圖標(biāo)記1. 球形活節(jié)2. 球面軸頸3. 內(nèi)部空間4. 開(kāi)口5. 軸頸段6. 殼體7. 接觸區(qū)域8. 密封波紋件邊緣9. 變形段10. 過(guò)渡區(qū)域11. 縱軸線12.平面13.軸瓦14. 密封波紋件15.桿16.軸頸側(cè)的密封波紋件邊緣M 球形活節(jié)的中心du 變形段的直徑dA 接觸區(qū)域的直徑
權(quán)利要求
用于球節(jié)的殼體，其具有-用于放置球面軸頸(2)的球形活節(jié)(1)的合適的內(nèi)部空間(3)；-用于穿過(guò)球面軸頸(2)的與球形活節(jié)(1)相連接的軸頸段(5)的開(kāi)口(4)；-位于殼體(6)的外表面上的用于密封地固定密封波紋件邊緣(8)的接觸區(qū)域(7)；和-用于使球面軸頸(2)的球形活節(jié)(1)能旋轉(zhuǎn)地和擺動(dòng)地固定在殼體(6)的內(nèi)部空間(3)中的變形段(9)，其特征在于，變形段(9)具有相對(duì)于用于密封波紋件邊緣(8)的接觸區(qū)域(7)較小的材料橫截面。
2.如權(quán)利要求1所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于，在變形段(9)和接觸區(qū)域(7)之間有一個(gè)過(guò)渡區(qū)域(10)，該過(guò)渡區(qū)域的輪廓與變形段 (9)在變形后的形狀一致。
3.如權(quán)利要求2所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于， 過(guò)渡區(qū)域(10)由至少一個(gè)半徑部分構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2或者3所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于， 過(guò)渡區(qū)域(10)由多個(gè)相互間平滑過(guò)渡的半徑部分構(gòu)成。
5.如上述權(quán)利要求之一所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于，用于密封波紋件邊緣(8)的接觸區(qū)域(7)具有圓柱形的、錐形的或者圓錐形的形狀。
6.如上述權(quán)利要求之一所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于，變形段(9)在其變形之前具有空心圓柱體的、錐體的或者圓錐體的幾何形狀。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于，變形段(9)的外直徑小于用于密封波紋件邊緣⑶的接觸區(qū)域(7)的外直徑。
8.如上述權(quán)利要求之一所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于， 變形段(9)能夠通過(guò)冷成形過(guò)程或者輥壓過(guò)程來(lái)成形。
9.如上述權(quán)利要求之一所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于， 變形段(9)能夠在局部加熱情況下成形。
10.如上述權(quán)利要求之一所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于，用于密封波紋件邊緣(8)的接觸區(qū)域(7)布置在殼體(6)的一段中，通過(guò)球形活節(jié)(1) 的中心(M)并且與沒(méi)有偏移的球面軸頸(2)的縱軸線(11)垂直地延伸的平面(12)通過(guò)此 段。
11.如上述權(quán)利要求之一所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于， 殼體(6)整體通過(guò)冷擠壓方法或者通過(guò)鍛造過(guò)程來(lái)制造。
12.如權(quán)利要求11所述的用于球節(jié)的殼體，其特征在于，通過(guò)鍛造過(guò)程制造的殼體(6)的至少用于密封波紋件邊緣(8)的接觸區(qū)域(7)和/或 變形段(9)是切削再加工過(guò)的一段，或者是切削再加工過(guò)的多段。
全文摘要
提出一種用于球節(jié)的殼體，其具有用于放置球面軸頸(2)的球形活節(jié)(1)的合適的內(nèi)部空間(3)；用于穿過(guò)球面軸頸(2)的與球形活節(jié)(1)相連接的軸頸段(5)的開(kāi)口(4)；位于殼體(6)的外表面上的用于密封地固定密封波紋件邊緣(8)的接觸區(qū)域(7)；和用于使球面軸頸(2)的球形活節(jié)(1)能旋轉(zhuǎn)地和擺動(dòng)地固定在殼體(6)的內(nèi)部空間(3)中的變形段(9)。根據(jù)本發(fā)明的建議，變形段(9)具有相對(duì)于用于密封波紋件邊緣(8)的接觸區(qū)域(7)較小的材料橫截面。
文檔編號(hào)F16C11/06GK101802422SQ200880103366
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
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