专利名称：用于压力注塑包封的万向球节的双组分轴瓦的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1、7或11的前序部分特征的、用于万向球节且尤其是汽车万向球节的轴瓦、万向球节以及轴瓦制造方法。
DE4108219C2公开了一种用于万向球节轴瓦的制造方法。DE4108219C2描述了一种双组分方法，其中，首先在球节头上涂一个润滑层。在另一个特别适合于此的工序中，在润滑层上涂上另一层由纤维编织物构成的层。然后，这样涂覆了两次的球轴颈被装入一个装配机构里，该装配机构然后被装入万向球节窝壳里。双组分塑料被注入，结果，贴在球节头表面上的纤维编织物嵌埋在塑料里，在冷却后，以这样的组合形式形成了轴瓦。在该方法中，在注入塑料前还必须预先将密封波纹套的褶边安装在窝壳里。在塑料硬化后，万向球节被从装置里取出并用盖封闭住。这种方法的缺点是装配成本高，因而制造起来很费时间、费钱且容易产生缺陷。加装纤维编织物所需的工序也造成了附加成本。
从DE29617276U1中也公开了尤其用于汽车万向球节的轴瓦。DE29617276U1描述了一种按单组分方法压力注塑包封的万向球节，其中，轴瓦由塑料注塑而成。实际上，这种结构产生了以下问题，即当使用比较有利的塑料时，塑料或是以未加强形式而非常适于摩擦环境，但它没有足够高的强度，或是只有当塑料含有加强纤维时，塑料才有良好的强度性能。但加强纤维使塑料损失了其良好的摩擦学性能。一种有良好机械性能并同时有良好摩擦性能的材料可提供补救措施，但这种材料很贵。
因此，本发明的任务是提供一种用于万向球节的轴瓦，它在保证较低材料成本的情况下具有良好的机械材料性能和摩擦学材料性能。本发明的任务在于提供一种制造本发明轴瓦的方法。
根据本发明，该任务通过按照权利要求1特征的轴瓦以及按照权利要求11特征的方法来完成。
本发明的轴瓦具有两个组成部分，一个外层组成部分，它规定了轴瓦的摩擦学性能(涉及摩擦和摩损的性能)，以及一个在外层组成部分内的核心组成部分，它规定了轴瓦的机械性能如蠕变性能、强度、韧性及其它性能。如此有利地构成外表面，即它形成一个用于球节头的高质量的摩擦外摩擦层并且它同时也形成在万向球节窝壳上。在外层组成部分中有利地填充廉价的核心组成部分。这就节省了材料成本，同时由于在外摩擦层上的摩损较小而延长了万向球节寿命，而却几乎不必补偿材料机械性能损失。通过在一个单独工序里提前给球轴颈附加涂上氟化塑料、润滑层和/或其它的适用于摩擦的薄层，所以可以进一步提高轴瓦摩擦学性能并因而还要进一步延长使用寿命。
可以有利地在轴瓦上部形成一个指向外的环绕的凸缘，它与万向球节窝壳一起形成一个环绕的槽。这样，可以大大简化密封波纹套的装配，因为这种装配由此可在任何时刻进行。
制造本发明轴瓦的方法首先把球节头放入万向球节窝壳里。与一个安装上的且至少由两部分构成的模具一起，球节头和万向球节窝壳形成一球窝槽，首先将第一塑料注入球窝槽里，以使球窝槽局部填充。然后，第二塑料被注入第一塑料里，以使球窝槽完全充满。通过这种共注塑作业(夹层压注)以及由于这两种塑料的流动性能(膨胀流动)，第一塑料溢出球窝槽的填充部，从而使该塑料形成轴瓦的外层组成部分，而第二塑料是核心组成部分。因而，在冷却后形成轴瓦，它有一核心和一围绕核心的外层并具有良好的摩擦性能和机械性能。其它装配工序原则上是不需要的。在本发明的方法中，装配成本很低，因而装配作业时间也比较短。
成本更低的核心组成部分也用来完全填充球窝槽，其中，外层组成部分被压向球窝槽壁部。通过添加剂如加强纤维，抑制了在注塑过程中的塑料收缩并减小了因冷却引起的体积变化。另外，经过加强的核心组成部分中可以加入一种膨胀物质，以便由此达到均匀的收缩而不会产生凹陷、缩孔或扭曲。
为了附加补偿在冷却过程中的塑料体积收缩，可以有利地在注塑之前和/或在注塑时和/或在注塑过程后的一段时间里用加热装置加热或冷却球轴颈和/或窝壳。加入加强纤维的操作可以因减小或避免了扭曲而被简化。
以下，根据附图来详细叙述本发明的可行实施例。附图所示为
图1其球窝槽部分填充的万向球节；图2其球窝槽完全填充的图1所示的万向球节；
图3制造具有平端面的万向球节的方法变型方式；图4图3所示万向球节的A-A截面；图5通过机械成型制造万向球节窝壳。
图1表示一个万向球节的横断面。一预制的万向球节窝壳1被放入一个未示出的压注模具里。球轴颈2可涂有一层适摩擦性良好的摩擦层，它这样定位在万向球节窝壳1里，即在球轴颈2端部上形成的球节头3不接触窝壳。球轴颈2、3和窝壳1通过一个可分开的模具10被密封起来并共同形成一球窝槽。所形成的球窝槽4局部填充有第一组成部分5。通过二次注入第二组成部分6而将球窝槽完全填满(图2)。塑料的膨胀流动使第一组成部分5作为外层组成部分地环绕插入部分流动，而第二组成部分6作为核心组成部分填充在外层组成部分内形成的空腔。在塑料冷却后形成一个由外层组成部分和核心组成部分5、6构成的轴瓦。
作为核心组成部分的材料可以考虑使用有良好机械性能的所有热塑性塑料。加强物例如可由纤维、云母、矿物或球体如玻璃球(高抗压强度)等构成。
外层组成部分优选由未加强的热塑性塑料组成，它尤其含有适合的摩擦添加剂。事实证明是有利的塑料有聚酰胺(PA)，聚甲醛(POM)，聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚砜。适合的摩擦添加剂是氟化塑料，例如象聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、全氟聚醚(PFPE)、石墨、硅油、其它摩擦添加剂或蜡。
同样也可以考虑加入热固性塑料。外层组成部分和核心组成部分可以由相同的塑料构成并且只通过相应改良而有区别，例如PA6.6未加强地用作外层组成部分，而PA6.6 GF60用作核心组成部分。
所有氟化塑料都可被用于可选择地涂覆球轴颈，例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、全氟丙烯乙烷(FEP)或聚氯三氟乙烯(PCTFF)。
通过球窝槽的合适形状，可以在轴瓦上部形成一个向外指的环绕的凸缘，它与万向球节窝壳1一起在成型之后形成一个环绕的槽9。这个槽能用于紧固一个密封波纹套。
在图3中示出另一可供选择的、制造用于球节头3的轴瓦的方法，球节头有一个削平的顶点8，它往往是在旋转制造球节头时通过最后切断原材料而形成的。为了尽管球节头有削平的顶点但仍保证略微的可活动性而又不产生附加摩擦，一个成形冲头7被压到球节头的削平顶点8上。在随后按照本发明地填充球窝槽时，削平顶点的部位不再一起被压力注塑并因而可以活动。浇口的位置只是举例示出了并且可以通过注塑中已知的其它浇口位置来替代。
图4表示图3的一个截面A-A。为了保证防止轴瓦转动的形状配合连接，共同形成球窝槽的万向球节窝壳1的内壁设有一个凹坑11，注入塑料进入此凹坑里，这样一来，在塑料硬化后就形成一个防转动的形状配合连接。
由于在万向球节工作时出现高负荷，因而有利地在球节头上部区域里还用万向球节窝壳材料来支承轴瓦并因而减小了万向球节轴颈或球节头从球节里滑脱出来的危险。为了实现球节头的这种底切，按照图5所示，使一个如象套筒那样的万向球节窝壳移到球节轴颈上，该套筒几乎完全包围住球节头上部并为了装配而成向下敞开的结构。通过一个可在注塑模本身里或者通过一个在前工序进行的机械成型，套筒状万向球节窝壳的下部随着这个力或这些力F被压缩，直到所出现的开口达到了随后注塑所需的尺寸。或者，万向球节窝壳在球节头上部区域里成敞开结构并在装入球节头后借助力F被压缩，这个力F可由注塑模本身或通过一个在前工序来产生。
标号表1.万向球节窝壳；2.球轴颈；3.球节头；4.球窝槽；5.第一组成部分；6.第二组成部分分；7.成型冲头；8.球节头的削平顶点；9.环绕的槽；10.由两部分构成的模具；11.用于防转动的凹坑；
权利要求
1.一种用于万向球节的轴瓦，其特征在于，该轴瓦(5，6)具有由第一种材料构成的核心组成部分(6)，该核心组成部分被由第二种材料制成的外层组成部分(5)完全包围住。
2.按权利要求1所述的轴瓦，其特征在于，该核心组成部分(6)由一种加强的热塑性聚合物构成，其中，这种加强尤其通过纤维、云母、矿物或球如玻璃球来完成。
3.按权利要求1或2所述的轴瓦，其特征在于，该外层组成部分(5)由一种特别是未加强的热塑性聚合物构成，例如加有适当的摩擦添加剂的聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)或聚砜(PSU)。
4.按权利要求3所述的轴瓦，其特征在于，所述适当的摩擦添加剂为氟化塑料如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、全氟聚醚(PFPE)、石墨、硅油、其它摩擦添加剂或蜡。
5.按权利要求1-4所述的轴瓦，其特征在于，该轴瓦在上部区域的外表面上有一个环绕的槽(9)或槽段和/或凹处以便固定一密封波纹套。
6.按权利要求1-5之一所述的轴瓦，其特征在于，该轴瓦被防转动地形状配合固定在万向球节窝壳里。
7.一种采用如上述权利要求之一所述轴瓦(5，6)的万向球节。
8.按权利要求7所述的万向球节，其特征在于，该球轴颈(2)被涂覆。
9.按权利要求7或8所述的万向球节，其特征在于，该球轴颈(2)的涂层由氟化聚合物且尤其是聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、全氟丙烯乙烷(FEP)或聚氯三氟乙烯(PCTFF)、润滑漆或其它适合摩擦的层构成。
10.按权利要求7-9之一所述的万向球节，其特征在于，在装入球节头之后如此使万向球节窝壳变形，即该球节头在一个大的角度范围里如250°-320°范围里被万向球节窝壳包围住。
11.一种制造万向球节用轴瓦(5，6)的方法，其中，在第一工序里将球节头(3)装入球窝槽(4)里，其特征在于，在一个随后的工序里将第一聚合物材料(5)注入该球窝槽里，并且在又一个工序里将第二聚合物材料(6)注入第一聚合物材料里。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，先注入的聚合物被用作外层组成部分，第二次注入的聚合物(6)被用作核心组成部分，其中，该外层组成部分和该核心组成部分的体积量可以任意设定，尤其是该外层组成部分的体积小于核心组成部分的体积，因而，尤其是该窝壳成薄壁状。
13.按权利要求11或12所述的方法，其特征在于，该球窝槽(4)至少部分地或完全地由万向球节窝壳(1)形成。
14.按权利要求11-13之一所述的方法，其特征在于，该球轴颈(2)和/或该万向球节窝壳(1)在注塑前和/或注塑期间里和/或在注入轴瓦(5，6)用材料后一段时间被加热或被调节到预定温度。
全文摘要
本发明涉及用于万向球节的轴瓦，其中，该轴瓦具有由第一材料制成的核心组成部分，核心组成部分被由第二材料制成的外层组成部分完全包围住。
文档编号B29L9/00GK1571889SQ03801304
公开日2005年1月26日 申请日期2003年6月16日 优先权日2002年6月17日
发明者F·布德, M·雷希蒂恩 申请人:Zf雷姆伏尔德金属制品股份公司