球鉸鏈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的球鉸鏈、特別是軸向鉸鏈、一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的球殼以及一種根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于制造球殼的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，球鉸鏈常常應(yīng)用在機(jī)動車中承受高負(fù)荷的部位處。在此，已知軸向鉸鏈和徑向鉸鏈。術(shù)語徑向鉸鏈或軸向鉸鏈以已知的方式涉及相關(guān)的球鉸鏈的主負(fù)荷方向。即，軸向鉸鏈主要平行于其縱軸線受到拉力和/或壓力負(fù)荷。相反地，徑向鉸鏈主要橫向于縱軸線被加載。
[0003]在球鉸鏈之內(nèi)的高溫(在軸向鉸鏈中例如通過直接與熱運(yùn)行的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接而引起高溫)下，球殼膨脹，這導(dǎo)致在球鉸鏈之內(nèi)不期望的力矩增加。為了克服熱膨脹的缺點(diǎn)，已知的球殼設(shè)有特殊布置的縫隙。此外，球殼可具有不同的材料厚度。
[0004]從現(xiàn)有技術(shù)中已知的連續(xù)開有縫隙的球殼、例如咬合殼由于蠕變傾向增大以及承載面較小的缺點(diǎn)是不合適的，因?yàn)橛捎谠摽p隙，球殼不是以面覆蓋的方式貼靠在殼體處并且由此使得材料能夠蠕變到縫隙之間的自由空間中。然而，球殼的材料厚度或厚度通過該蠕變減小，這導(dǎo)致在球鉸鏈中的間隙。
[0005]特別是，在軸向鉸鏈中在球鉸鏈的殼體孔的區(qū)域中該縫隙是不利的，因?yàn)橛捎谠跉んw孔的方向上的拉力而出現(xiàn)高的負(fù)荷。此外，由于所需的銷的偏轉(zhuǎn)角，鉸鏈殼體孔必須相對較大。因此，在球體、球殼和鉸鏈殼體之間僅僅提供很少的接觸面用于傳遞拉力。對于接觸面重要的是在其中球體和殼體內(nèi)壁重疊的面。
[0006]為了補(bǔ)償磨損并且使在球鉸鏈之內(nèi)的間隙最小化，從現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，為球鉸鏈配備獨(dú)立的彈性的再調(diào)整元件、例如橡膠環(huán)。文獻(xiàn)DE69407894 T2公開了一種軸向鉸鏈，在其中，在球殼的遠(yuǎn)離球銷或殼體孔的下部彈性區(qū)域中構(gòu)造有再調(diào)整元件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此本發(fā)明的目標(biāo)是，提供一種球鉸鏈和球殼，其克服上述缺點(diǎn)并且以更好的方式保證球殼的高的熱負(fù)荷能力和機(jī)械負(fù)荷能力。應(yīng)以結(jié)構(gòu)上簡單的方式保證球鉸鏈的改進(jìn)并且由此應(yīng)可成本適宜地制造球鉸鏈。
[0008]該目標(biāo)通過具有根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征的球鉸鏈、具有根據(jù)權(quán)利要求8所述的特征的球殼以及具有根據(jù)權(quán)利要求14所述的特征的用于制造球殼的方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中定義。
[0009]提供一種球鉸鏈、特別是軸向鉸鏈，具有容納在球殼中的球銷，其中，球殼與球銷一起被容納在鉸鏈殼體中。球殼在球殼的下部的遠(yuǎn)離球銷或殼體孔的區(qū)域中一體地構(gòu)造有至少一個(gè)彈簧元件。換句話說，彈簧元件被集成到球殼中。該區(qū)域也可被稱為殼體底部或殼體側(cè)。被集成到球殼中的彈簧元件至少部分地具有中斷部，從而通過彈簧元件可抑制在球鉸鏈之內(nèi)的間隙和/或磨損。當(dāng)球鉸鏈例如在機(jī)動車的底盤中用于連接至少兩個(gè)底盤構(gòu)件時(shí)，在球鉸鏈的使用壽命或運(yùn)行時(shí)間期間，由于在球鉸鏈之內(nèi)的摩擦或者因熱引起的球殼材料蠕變可出現(xiàn)磨損。通過在球鉸鏈之內(nèi)的間隙，由于噪聲使得該磨損變得可察覺，并且該磨損可能導(dǎo)致在轉(zhuǎn)向裝置中不允許的間隙。在極限情況中，該構(gòu)件失效并且其功能失效。
[0010]通過將彈簧元件集成到球殼中，此外可實(shí)現(xiàn)非常緊湊的結(jié)構(gòu)形式。可省去附加的在其他情況下插在殼體和球殼之間的構(gòu)件，例如獨(dú)立于球殼的再調(diào)整元件，如橡膠環(huán)、彈簧(盤形彈簧)等。如果特別是通過縫隙部分地中斷彈簧元件，則中斷部可在整個(gè)彈簧元件上或者也可在部分彈簧元件上延伸。通過在殼體側(cè)的球殼中的中斷部(縫隙)的造型和長度，可調(diào)整彈簧元件的彈簧特性。彈簧元件的彈簧特性也可受到彈簧元件的材料厚度影響。
[0011]由于簡單的但仍然始終具有必要的穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，制造成本明顯減小，因?yàn)榭稍谝粋€(gè)制造步驟中(例如通過注塑)制造球殼。總地來說，由此提供了一種鉸鏈組件，該鉸鏈組件提高了負(fù)荷能力，防止了在磨損之后或由于磨損引起的鉸鏈間隙，并且在結(jié)構(gòu)形式緊湊和成本低廉的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在溫度使用范圍中恒定的摩擦力矩。
[0012]特別地在軸向鉸鏈中在拉力方向和壓力方向上有特別的要求。在拉力方向上、也就是說在朝向殼體孔的方向上，由于所需的銷的偏轉(zhuǎn)角在球體、球殼和鉸鏈殼體之間僅僅存在很小的接觸面用來傳遞拉力，因?yàn)殂q鏈孔必須相對大。球殼在鉸鏈殼體孔的區(qū)域中的承載份額比在反向作用的壓力方向上小得多，因?yàn)榍驓ぴ阢q鏈殼體的底部的區(qū)域中、即在與殼體孔對置的一側(cè)上具有明顯更大的與鉸鏈殼體的面接觸。由此，對于球殼得到比在殼體孔的區(qū)域中大得多的承載份額。換句話說，球殼僅僅承載在這樣部位處，即，在該處給出了球殼的面與殼體或與鉸鏈球體的重疊。
[0013]通過在軸向鉸鏈中大的偏轉(zhuǎn)角，與外部的軸向作用的力相關(guān)聯(lián)地在球體、球殼和鉸鏈殼體內(nèi)側(cè)之間產(chǎn)生高的法向力。因此，在拉力方向上的負(fù)荷在磨損方面是尤其重要的。因此，在拉力方向上盡可能全部可供使用的面部分必須用作承載部分。具有通過潤滑槽或縫隙形成的中斷部的球殼因此并不適宜。因此，可使用變形殼，其與咬合殼相反地不具有上述中斷部，特別是至少在鉸鏈殼體孔的區(qū)域中不具有上述中斷部。
[0014]如果球殼構(gòu)造成咬合殼，則其與變形殼相反地在與球鉸鏈裝配之前已經(jīng)具有球形的內(nèi)輪廓。此外，咬合殼具有軸向延伸的縫隙，特別是在朝向殼體孔的區(qū)域中具有軸向延伸的縫隙，以實(shí)現(xiàn)在裝配球殼時(shí)張開。然而其帶來的缺點(diǎn)是，減小了球殼進(jìn)而整個(gè)球鉸鏈的負(fù)荷能力，因?yàn)樵诳p隙的區(qū)域中球殼不作用于或承載球體。
[0015]變形殼在裝配之前是杯形的并且特別是在殼體孔的區(qū)域中具有圓柱形的孔。在裝配期間在封閉球鉸鏈時(shí)才使圓柱形的球殼特別是在殼體孔的一側(cè)上變形并且緊貼到球體處。如果球殼構(gòu)造為變形殼并且特別是與咬合殼相比不具有縫隙，同樣僅僅存在通過上述措施、例如橡膠環(huán)再調(diào)整軸承殼的可能性。此外，變形殼通常由塑料制成，這特別是在高的溫度波動下、例如在_40°C至+100°C的區(qū)間內(nèi)的溫度波動下是有問題的，因?yàn)橹С袣さ乃芰媳扔射撔纬傻臉?gòu)件、例如布置在支承殼中的鉸鏈球體或球銷的球頭更強(qiáng)地膨脹。如果塑料由于升溫而膨脹并且不存在縫隙，則導(dǎo)致出現(xiàn)更高的應(yīng)力和摩擦力矩的提高，摩擦力矩的提尚引起應(yīng)力的進(jìn)一步形成。兩種效應(yīng)的結(jié)果是使負(fù)荷能力減小。
[0016]由此，對球鉸鏈的另一要求通常在于，鉸鏈在低溫和高溫情況下工作。由于在有縫隙的球殼中的收縮，在低溫時(shí)產(chǎn)生縫和不允許的間隙。在直接聯(lián)接到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)處的軸向鉸鏈中可出現(xiàn)的高溫情況下，球殼膨脹，這導(dǎo)致在球鉸鏈中的非常高的不期望的力矩。此外，在球殼中，高溫可導(dǎo)致蠕變過程，從而在冷卻之后以不利的方式可附加地出現(xiàn)間隙。當(dāng)球殼由于存在的縫隙可膨脹和適應(yīng)時(shí)，則可減少這種情況。但是，縫隙不允許位于殼體孔附近的高負(fù)荷區(qū)域中，而是必須被移到殼體底部附近的相對布置的可承受更高負(fù)荷的區(qū)域中。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一種改進(jìn)方案，所述至少一個(gè)彈簧元件具有第一區(qū)域和與第一區(qū)域連接的第二區(qū)域。特別是，第二區(qū)域平行于鉸鏈殼體的縱軸線、即軸向地或在軸向方向上與第一區(qū)域連接。第一區(qū)域特別是與一個(gè)中間區(qū)域鄰接。從鉸鏈殼體孔起，單件式或一體的球殼跟隨在球體和殼體之間到殼體的中間區(qū)域的走向。中間區(qū)域橫向于殼體的縱軸線布置。該中間區(qū)域被一個(gè)平面剖切，該平面垂直于球體的縱軸線延伸并且延伸穿過球體的中心點(diǎn)。此外，當(dāng)球銷未偏轉(zhuǎn)并且球銷和殼體的縱軸線因此平行延伸時(shí)，球殼從中間區(qū)域大致延伸到球體的極點(diǎn)。球體的極點(diǎn)位于這樣的部位，即，在該處銷縱軸線類似離開球體。球殼的第二區(qū)域與第一區(qū)域連接并且伸到球殼在球體的極點(diǎn)的區(qū)域中的端部。
[0018]在上述在球鉸鏈之內(nèi)的溫度升高以及與其相關(guān)的球殼膨脹的問題方面，根據(jù)另一實(shí)施方案，球殼在至少一個(gè)所述區(qū)域(第一區(qū)域或第二區(qū)域)中具有至少一個(gè)中斷部、特別是多個(gè)中斷部。中斷部特別是通過在大致軸向方向上、即大致平行于殼體的縱軸線延伸的縫隙給出。中斷部有助于在球殼由于溫度升高(其例如由于更高的負(fù)荷通過更高的摩擦引起)而膨脹時(shí)，不會不允許地超過在球鉸鏈之內(nèi)的摩擦力矩。由此有效地避免了更高的磨損或者在極限情況中球鉸鏈的卡住。
[0019]根據(jù)又一實(shí)施方式，球殼構(gòu)造為變形殼，其中，在殼體孔附近的區(qū)域中或者在球銷的區(qū)域中，在球殼處不構(gòu)造潤滑槽或縫隙。變形殼的實(shí)施方式提供了整體上大的承載面并且由此可在朝向殼體孔的方向上經(jīng)受更高的拉力負(fù)荷。與在咬合殼中相比，球殼作為變形殼的實(shí)施方式也帶來更低的制造成本。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一有利設(shè)計(jì)方案，第一區(qū)域具有與球殼的其它區(qū)域相比更大的材料厚度。特別是，在第二區(qū)域中的材料厚度小于在第一區(qū)域中的材料厚度。作為術(shù)語材料厚度的替代，也使用術(shù)語壁厚度或壁厚。在剖視中看，球殼在每個(gè)區(qū)域中都具有一定的厚度或壁厚或者壁厚度或材料厚度。
[0021]球體借助于球殼在鉸鏈殼體中的支承部由兩個(gè)具有不同的彈簧元件實(shí)施方案或確切地說具有不同的彈簧剛度的彈簧元件的部分區(qū)域組成。在第一區(qū)域中，通過具有相對較大的壁厚的第一區(qū)域的壓縮在球鉸鏈承受負(fù)荷時(shí)球殼用作硬的彈簧元件。在此，能承受較大的力，但是僅僅可能有非常小的變形以及再調(diào)整位移。在第二區(qū)域中，存在與第一區(qū)域相比受到彎曲作用的彈簧，其特別是規(guī)定了較小的壁厚度。由此，在第二區(qū)域中得到軟的彈簧元件，其具有彈性系數(shù)或彈簧剛度很小的軟的再調(diào)整彈簧，其拉伸壓縮經(jīng)過大的位移但以較小的力作用。在此，球殼提供了不僅具有硬的彈簧元件和高的彈性系數(shù)而且具有軟的再調(diào)整元件的解決方案，以便一方面實(shí)現(xiàn)在熱膨脹之后、即在冷卻到正常工作溫度之后球鉸鏈的再