球铰链的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的球铰链、特别是轴向铰链、一种根据权利要求8所述的球壳以及一种根据权利要求14所述的用于制造球壳的方法。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，球铰链常常应用在机动车中承受高负荷的部位处。在此，已知轴向铰链和径向铰链。术语径向铰链或轴向铰链以已知的方式涉及相关的球铰链的主负荷方向。即，轴向铰链主要平行于其纵轴线受到拉力和/或压力负荷。相反地，径向铰链主要横向于纵轴线被加载。
[0003]在球铰链之内的高温(在轴向铰链中例如通过直接与热运行的转向系统连接而引起高温)下，球壳膨胀，这导致在球铰链之内不期望的力矩增加。为了克服热膨胀的缺点，已知的球壳设有特殊布置的缝隙。此外，球壳可具有不同的材料厚度。
[0004]从现有技术中已知的连续开有缝隙的球壳、例如咬合壳由于蠕变倾向增大以及承载面较小的缺点是不合适的，因为由于该缝隙，球壳不是以面覆盖的方式贴靠在壳体处并且由此使得材料能够蠕变到缝隙之间的自由空间中。然而，球壳的材料厚度或厚度通过该蠕变减小，这导致在球铰链中的间隙。
[0005]特别是，在轴向铰链中在球铰链的壳体孔的区域中该缝隙是不利的，因为由于在壳体孔的方向上的拉力而出现高的负荷。此外，由于所需的销的偏转角，铰链壳体孔必须相对较大。因此，在球体、球壳和铰链壳体之间仅仅提供很少的接触面用于传递拉力。对于接触面重要的是在其中球体和壳体内壁重叠的面。
[0006]为了补偿磨损并且使在球铰链之内的间隙最小化，从现有技术中已知的是，为球铰链配备独立的弹性的再调整元件、例如橡胶环。文献DE69407894 T2公开了一种轴向铰链，在其中，在球壳的远离球销或壳体孔的下部弹性区域中构造有再调整元件。
【发明内容】
[0007]因此本发明的目标是，提供一种球铰链和球壳，其克服上述缺点并且以更好的方式保证球壳的高的热负荷能力和机械负荷能力。应以结构上简单的方式保证球铰链的改进并且由此应可成本适宜地制造球铰链。
[0008]该目标通过具有根据权利要求1所述的特征的球铰链、具有根据权利要求8所述的特征的球壳以及具有根据权利要求14所述的特征的用于制造球壳的方法实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中定义。
[0009]提供一种球铰链、特别是轴向铰链，具有容纳在球壳中的球销，其中，球壳与球销一起被容纳在铰链壳体中。球壳在球壳的下部的远离球销或壳体孔的区域中一体地构造有至少一个弹簧元件。换句话说，弹簧元件被集成到球壳中。该区域也可被称为壳体底部或壳体侧。被集成到球壳中的弹簧元件至少部分地具有中断部，从而通过弹簧元件可抑制在球铰链之内的间隙和/或磨损。当球铰链例如在机动车的底盘中用于连接至少两个底盘构件时，在球铰链的使用寿命或运行时间期间，由于在球铰链之内的摩擦或者因热引起的球壳材料蠕变可出现磨损。通过在球铰链之内的间隙，由于噪声使得该磨损变得可察觉，并且该磨损可能导致在转向装置中不允许的间隙。在极限情况中，该构件失效并且其功能失效。
[0010]通过将弹簧元件集成到球壳中，此外可实现非常紧凑的结构形式。可省去附加的在其他情况下插在壳体和球壳之间的构件，例如独立于球壳的再调整元件，如橡胶环、弹簧(盘形弹簧)等。如果特别是通过缝隙部分地中断弹簧元件，则中断部可在整个弹簧元件上或者也可在部分弹簧元件上延伸。通过在壳体侧的球壳中的中断部(缝隙)的造型和长度，可调整弹簧元件的弹簧特性。弹簧元件的弹簧特性也可受到弹簧元件的材料厚度影响。
[0011]由于简单的但仍然始终具有必要的稳定性的结构，制造成本明显减小，因为可在一个制造步骤中(例如通过注塑)制造球壳。总地来说，由此提供了一种铰链组件，该铰链组件提高了负荷能力，防止了在磨损之后或由于磨损引起的铰链间隙，并且在结构形式紧凑和成本低廉的同时实现了在温度使用范围中恒定的摩擦力矩。
[0012]特别地在轴向铰链中在拉力方向和压力方向上有特别的要求。在拉力方向上、也就是说在朝向壳体孔的方向上，由于所需的销的偏转角在球体、球壳和铰链壳体之间仅仅存在很小的接触面用来传递拉力，因为铰链孔必须相对大。球壳在铰链壳体孔的区域中的承载份额比在反向作用的压力方向上小得多，因为球壳在铰链壳体的底部的区域中、即在与壳体孔对置的一侧上具有明显更大的与铰链壳体的面接触。由此，对于球壳得到比在壳体孔的区域中大得多的承载份额。换句话说，球壳仅仅承载在这样部位处，即，在该处给出了球壳的面与壳体或与铰链球体的重叠。
[0013]通过在轴向铰链中大的偏转角，与外部的轴向作用的力相关联地在球体、球壳和铰链壳体内侧之间产生高的法向力。因此，在拉力方向上的负荷在磨损方面是尤其重要的。因此，在拉力方向上尽可能全部可供使用的面部分必须用作承载部分。具有通过润滑槽或缝隙形成的中断部的球壳因此并不适宜。因此，可使用变形壳，其与咬合壳相反地不具有上述中断部，特别是至少在铰链壳体孔的区域中不具有上述中断部。
[0014]如果球壳构造成咬合壳，则其与变形壳相反地在与球铰链装配之前已经具有球形的内轮廓。此外，咬合壳具有轴向延伸的缝隙，特别是在朝向壳体孔的区域中具有轴向延伸的缝隙，以实现在装配球壳时张开。然而其带来的缺点是，减小了球壳进而整个球铰链的负荷能力，因为在缝隙的区域中球壳不作用于或承载球体。
[0015]变形壳在装配之前是杯形的并且特别是在壳体孔的区域中具有圆柱形的孔。在装配期间在封闭球铰链时才使圆柱形的球壳特别是在壳体孔的一侧上变形并且紧贴到球体处。如果球壳构造为变形壳并且特别是与咬合壳相比不具有缝隙，同样仅仅存在通过上述措施、例如橡胶环再调整轴承壳的可能性。此外，变形壳通常由塑料制成，这特别是在高的温度波动下、例如在_40°C至+100°C的区间内的温度波动下是有问题的，因为支承壳的塑料比由钢形成的构件、例如布置在支承壳中的铰链球体或球销的球头更强地膨胀。如果塑料由于升温而膨胀并且不存在缝隙，则导致出现更高的应力和摩擦力矩的提高，摩擦力矩的提尚引起应力的进一步形成。两种效应的结果是使负荷能力减小。
[0016]由此，对球铰链的另一要求通常在于，铰链在低温和高温情况下工作。由于在有缝隙的球壳中的收缩，在低温时产生缝和不允许的间隙。在直接联接到转向系统处的轴向铰链中可出现的高温情况下，球壳膨胀，这导致在球铰链中的非常高的不期望的力矩。此外，在球壳中，高温可导致蠕变过程，从而在冷却之后以不利的方式可附加地出现间隙。当球壳由于存在的缝隙可膨胀和适应时，则可减少这种情况。但是，缝隙不允许位于壳体孔附近的高负荷区域中，而是必须被移到壳体底部附近的相对布置的可承受更高负荷的区域中。
[0017]根据本发明的一种改进方案，所述至少一个弹簧元件具有第一区域和与第一区域连接的第二区域。特别是，第二区域平行于铰链壳体的纵轴线、即轴向地或在轴向方向上与第一区域连接。第一区域特别是与一个中间区域邻接。从铰链壳体孔起，单件式或一体的球壳跟随在球体和壳体之间到壳体的中间区域的走向。中间区域横向于壳体的纵轴线布置。该中间区域被一个平面剖切，该平面垂直于球体的纵轴线延伸并且延伸穿过球体的中心点。此外，当球销未偏转并且球销和壳体的纵轴线因此平行延伸时，球壳从中间区域大致延伸到球体的极点。球体的极点位于这样的部位，即，在该处销纵轴线类似离开球体。球壳的第二区域与第一区域连接并且伸到球壳在球体的极点的区域中的端部。
[0018]在上述在球铰链之内的温度升高以及与其相关的球壳膨胀的问题方面，根据另一实施方案，球壳在至少一个所述区域(第一区域或第二区域)中具有至少一个中断部、特别是多个中断部。中断部特别是通过在大致轴向方向上、即大致平行于壳体的纵轴线延伸的缝隙给出。中断部有助于在球壳由于温度升高(其例如由于更高的负荷通过更高的摩擦引起)而膨胀时，不会不允许地超过在球铰链之内的摩擦力矩。由此有效地避免了更高的磨损或者在极限情况中球铰链的卡住。
[0019]根据又一实施方式，球壳构造为变形壳，其中，在壳体孔附近的区域中或者在球销的区域中，在球壳处不构造润滑槽或缝隙。变形壳的实施方式提供了整体上大的承载面并且由此可在朝向壳体孔的方向上经受更高的拉力负荷。与在咬合壳中相比，球壳作为变形壳的实施方式也带来更低的制造成本。
[0020]根据本发明的另一有利设计方案，第一区域具有与球壳的其它区域相比更大的材料厚度。特别是，在第二区域中的材料厚度小于在第一区域中的材料厚度。作为术语材料厚度的替代，也使用术语壁厚度或壁厚。在剖视中看，球壳在每个区域中都具有一定的厚度或壁厚或者壁厚度或材料厚度。
[0021]球体借助于球壳在铰链壳体中的支承部由两个具有不同的弹簧元件实施方案或确切地说具有不同的弹簧刚度的弹簧元件的部分区域组成。在第一区域中，通过具有相对较大的壁厚的第一区域的压缩在球铰链承受负荷时球壳用作硬的弹簧元件。在此，能承受较大的力，但是仅仅可能有非常小的变形以及再调整位移。在第二区域中，存在与第一区域相比受到弯曲作用的弹簧，其特别是规定了较小的壁厚度。由此，在第二区域中得到软的弹簧元件，其具有弹性系数或弹簧刚度很小的软的再调整弹簧，其拉伸压缩经过大的位移但以较小的力作用。在此，球壳提供了不仅具有硬的弹簧元件和高的弹性系数而且具有软的再调整元件的解决方案，以便一方面实现在热膨胀之后、即在冷却到正常工作温度之后球铰链的再
文档序号 :
【 9221369 】
技术研发人员：J·格雷贝尔,R·翁格鲁,C·弗里克
技术所有人：ZF腓特烈斯哈芬股份公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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