专利名称：扩口紧装方法和装置以及如此紧装的弹性活节的制作方法
技术领域：
本发明涉及扩口紧装方法和装置，以及如此紧装的弹性活节。这样的弹性活节尤其适用于小轿车当中。
此类活节一般具有双重的作用。一方面它们赋予它所连接的刚性零件以自由度。另一方面它们吸收大部分由汽车车轮或发动机组传递的振动或冲击。概括地说，一个弹性活节是由刚性骨架构成，在它们之间由至少一个可变形零件(一般是弹性体，特别是橡胶的轴套)连接。活节的刚度与选择的可变形材料有关，也与其几何形状有关。现已知道通过选择其尺寸和使用的弹性材料组合，可使轴向和径向的刚度合适。
比如，还知道通过对弹性材料进行径向压缩而施加预应力来改善此活节的寿命。这一般是在弹性体硫化或聚合以后，通过使外骨架或者内骨架永久变形来实现的。这个由减小外骨架的内部体积构成的操作叫做缩口。而由扩大内骨架外部体积构成的操作叫做涨口。根据活节的尺寸不同，造成的永久变形大约是原来直径的5～10％。
传统的涨口包括把一根轴或者一个球，通过该弹性活节的内骨架从一端到达另外一端，以扩大其直径，特别用来补偿橡胶的热收缩，并造成如上所述的压缩状态。内骨架的扩张是通过磨擦产生的，此时内骨架内表面上进行的表面处理受到破坏。另外，由于是从一头穿通到另外一头，此方法只能制造圆筒的形状。最后，所施加的应力的性质使得不得不进行多次穿通，或者选择尽可能薄的内骨架套管的厚度。实际上，如果此套管的厚度太薄，当通过轴或球时，套管做出反应，在其另外一端就承担了轴向的压缩应力，这会促使产生轴向的弯曲。
另外，已知的方法不适合于制造直径(在扩口前)大于40mm，特别是大于70mm的大防振零件。对于这样大的直径，使用拉模的标准方法(使用推着通过骨架的长工具)占用的体积十分庞大。这需要具有很大行程的压机。在实施时，需要用不同的拉模相继进行多次通过。磨损的拉模需要更换，这时就希望对更换的操作不受限制，而且希望能够调整所用的整套工具。实际上，即使能够进行调整，由于此磨损或更换，在工业上也使质量不能监控或者不合适。
在使用传统的扩口方法时，可以使用润滑油来克服对于表面处理受到的破坏。在工业领域中，使用润滑油要求对需要润滑的零件进行最终的清洗。另外，得到的最终尺寸也无法精确地控制到所需的范围。特别是，操作的重复性不好，这导致最终的偏差超过可接受的范围。最后，已知的方法不能通过扩口得到带有斜度或倒斜度的形状，由于是比如从一边穿到另外一边，所以也很少通过扩口制造其内骨架不具有恒定截面的活节。
本发明的目的是提出一种通过扇形件进行扩口的方法和装置，以克服这些缺点。按照本发明，在待扩口的弹性活节的骨架内部放置扩口型件的扇形件。在一个实施例中，此扩口型件是环形的，但并非必需如此。此扩口型件是任意的，即不一定是圆筒状的，也不一定是环形的截面。比如，此扩口型件可以是规则或不规则多边形的。这些扇形件具有用来支撑待扩口零件的外表面和用来容纳扩口装置的内表面。这些扇形件彼此是可以分离的，特别可以在径向的扩展运动时同时移动。在操作时，此扩展装置可以是一个楔状体、圆锥体，甚至象在先有技术中那样，是一个放入扇形件的优选中空部分中的球或轴。本发明的特殊之处在于，只有扩张工具受到摩擦力，而且克服了上述所有缺点。
在扩张之前，此扩口型件具有能够与扩口前待扩口零件相吻合的外部轮廓。这些扇形件的外曲率半径与待扩口零件开始的或要达到的形状相适应，而扇形件的形状必须能放入该零件中，以进行扩口。但是扇形件的外形与零件的初始轮廓相同，意义是不大的。但是，在环形截面的特定情况下，优点是能够通过车削(在冲压分离以前)制造扇形件。在此情况下，其外形轮廓相当于开始扩张时的形状。扇形件的曲率半径可以小于一旦扩口以后的零件的曲率半径。这里，在本发明中公开了由扇形件改变曲率的方法，其中扇形件的曲率半径小于一旦扩口以后零件的曲率半径，与想象的情况相反，这样的方法不会导致凹凸不平的环形状态。在各种情况下，曲率的这个变化都是具有优点的，比如在选择足够扇形件数目来形成环形扩张的情况下，此优点使得扩口形状的缺陷处于可接受的范围内。特别是，所述变化应尽可能小，这具有完全可重复的优点，使得能够制造与另外一些相同的零件。
因此，本发明的目的是提供一种装有内骨架和弹性体套筒的弹性活节的扩口方法，其特征在于—将所述内骨架放置在由彼此互相活动的扩张扇形件构成的扩口型件的周围；—将扩张扇形件互相分开，使得内骨架产生塑性变形以增大所述内骨架的内部体积。
本发明的目的还在于提供用于这样的弹性活节扩口的装置，其特征在于，该装置包括—一个装有扩张扇形件的扩口型件；以及—使该扇形件互相分开的装置。
本发明的另一个目的是提供按照上述方法扩口的弹性活节，其特征在于，所述活节的内骨架的内部体积不是圆筒状的。
本发明的再一个目的是提供按照上述方法扩口的弹性活节，其特征在于，它包括由橡胶薄层制造的内保护层和/或外保护层。
通过阅读后面的叙述和参照附图将能够更好地理解本发明。这些都只为说明本发明，不会对其构成限制。这些附图是
图1是用于实施本发明方法的装置的剖视图，其中环形的特征只表示一种特殊的情况；图2至图4是本发明的扩口装置的局部切开的轴侧图，其中同样保了留环形特征；图5是用于实施本发明的装置的改进的剖视图。
图1表示根据本发明的扩口装置。此装置包括一个在此为环形的扩口型件1，它是由彼此能够活动的扇形件，比如2～5组合而成。扩口型件1的外形轮廓6能够容纳待扩口的零件7。比如，待扩口的零件7包括一个内骨架8和一个外骨架9，在它们之间包入弹性体的轴套10。从其原理上说，本发明的方法包括把扇形件2至5在内骨架8的内部互相分开，在实际当中，这可以通过在扇形件2的内部，沿着在扩口型件1的轴23通过的平面内所量出的轮廓形成一个倾斜的斜面11而得到。此斜面11优选是圆锥形的，它用来与具有相应的比如同样倾斜度斜面的圆锥体12相接触。此圆锥体12通过一根杆13的作用向着比如型件1的方向下降。
在开始时，扇形件2～5互相靠在一起，并且由比如1/5～1/10mm的插入间隙啮合在零件7中。开始时，当零件7是环状时，其在此插入之处的尺寸，即内径14，小于零件7在扩口以后在此处将要达到的数值。然后使圆锥体12和如2～5的各个扇形件的斜面11形成环行接触。随后施加轴向的应力，迫使圆锥体12进入扇形件的内部。为此，要借助于底座16在扇形件的底板15上施加反作用力。因此，在任何情况下，任何轴向弯曲都不可能出现。如果出现的话，也不是出现在零件7上，而是出现在扇形件中。为此，如2～5所具有的厚度17要大于待扩口的零件7的骨架8的厚度18。
此时，圆锥体12的压入促使扇形件2～5分开，相应地使零件7的内部尺寸加大，直至达到大于预定值的数值19。然后就使零件7，特别是骨架发生塑性变形。塑性变形是在应力作用下的永久变形，这和弹性变形是不同的。作为改善，零件7可以在扩口之前放置在结构20中，用来接收扩口后的零件。此零件20可以是比如一个小梁，其中零件20安装着柄。在此情况下，外骨架9也可以由小梁本身构成。这样，会如所希望的那样将弹性体轴套10压缩。
除了使用圆锥体12(和具有斜面11的结构)以外，还可以使用各种其他的使扇形件张开的装置。比如，可以使用本领域技术人员已知的各种其他手段(液压千斤顶、螺杆和螺母千斤顶、代替圆锥体放置橄榄形或球形的零件等)使扇形件张开。或者，可以由通过螺母安装在中心螺纹杆上的臂把每一个扇形件连接起来。由于臂的摆动使此杆转动从而使扇形件张开。在此情况下，这些扇形件可具有任何轮廓外形的面11。
在内骨架的内表面上所引起的很大的应力使得在先有技术的扩口方法中，不得不在扩口以后，即在零件进行模拉以后，要进行比较昂贵的金属表面处理(比如镀锌，以保护零件在以后不会受到腐蚀)，或者进行抗腐蚀保护，而这是不希望的。本发明的优点在于，能够在各种情况下，在对骨架表面的磨擦要比传统扩口方法小得多的条件下进行扩口。这样就能够用可抵抗腐蚀、且机械强度的不足以支持传统方法的弹性体薄层来代替这些金属的表面处理。用于活节套筒的比如橡胶弹性体的厚度为大约1/10mm～几个mm就足够了。这样的保护成本是很低的，因为它们是通过注塑零件套筒的同时制造的，用不着另外的操作步骤。因此本发明实质上是经济的。此薄层可以放在骨架8的内部、骨架9的外部或同时放在两个表面上。
在一个实际实施的实施例中，如2～5的扇形件的轮廓具有字母L的形状，它具有杆，或者说齿，具有斜面11和支撑在骨架8上的一个面和相对于引入待扩口的零件7的轴线23沿径向伸出的底座22。如果待扩口的零件7是圆环柱状的，此轴线23就是旋转轴。斜面22一方面用于容纳待扩口的零件7，因为零件放在其上面。另一方面，斜面22在朝外的L底部自由端形成一个以轴线23为轴线的圆筒状表面，此表面优选但并非必须是环状的。此表面开有两个槽24和25。弹性体制造的比如呈环状密封圈形状的弹性环26和27在扇形件2～3上施加径向的作用力，迫使它们互相靠近。如此，弹性环26和27形成一个用来在待扩口的零件7在扇形件周围就位以前，将扇形件暂时保持在待扩口的零件7之内的简单装置。要注意到，如果在尺寸14和19之间的差值在大约5～15％的话，那么弹性环26和27的伸长将是比较小的。实际上，它们是以更大的直径尺寸28安装在周边上，因此发生的变化按比例来说更小。
在扩口以后，待扩口的零件7的轮廓包括了如下的几个部分，一部分29位于扇形件的周围，受到了希望的扩张，在另外一端的部分30没有经受此扩张，而中间部分31使两部分直径衔接起来。因此可以看出，通过本发明将很容易制造非圆筒状的零件。在此情况下，扩口不会受到妨碍。在需要时，保持内骨架8的30部分对于保持其形状是有用的。因此这样做就能够很容易地控制待扩口零件的内部形状。图1的实施例就是这样的情况，此图表示一个活节，其内骨架8通过其不扩口的嵌入部分30被固定在汽车的悬挂装置上。同样，相应形成的扇形件的支持面6能够形成各种所需的表面式样或形状。
优选在受热状态下进行扩口操作。这就是说，在刚好将零件拉模之后进行，以避免由于冷却造成橡胶回缩而产生问题。对于热回缩很大的刚性很大的混合物来说，这样的预防措施是很重要的。
底座16在中心部分具有一个有两个特征的实心件32。此实心件32首先支撑一个销钉33，选择销钉33的高度34，使其对应于圆锥体12伸入扇形件2～5的深度。实际上，此圆锥体12伸入扇形件中越深，这些扇形件彼此张开就越大。使用本发明，特别是使用销钉33，就拥有了一种保证一个零件与另一个零件之间的扩口操作的重复性的简单装置。在一个实施方案中，此销钉的高度是可以调节的(在实际当中，可以升高销钉或者更换不同高度的销钉)，以实施不同的实施方案。应该注意到，按照本发明减轻了工具的磨损，特别是磨损能够通过在操作中对销钉高度的调节加以补偿。反之，在先有技术中，就需要更换模具。
此实心件32还具有在实心件32的周边36上形成径向突起的导引轴35。相应地，底板22具有嵌入突起的孔37，使得其能够在导引轴35的周围滑动。由于有这些导引轴35和孔37的存在，使得扇形件2～5总能够进行径向的移动。导引轴和孔形成了用于使扇形件张开的径向导引。在选择此解决方案时，可以保证当这些扇形件张开时，每一个扇形件都在圆周上张开与相邻的扇形件相距所希望的距离值，特别是如果所有的扇形件都是同样的话，任何两个相邻的扇形件张开之处都具有同样的张开尺寸值。如此就能够实现在扩口以后，骨架8的内部轮廓保持最好的圆度。此实心件32通过螺丝固定在比如底座16上。
作为改善，如2～5的环形扇形件的径向侧面，与轴线23平行地具有齿状的齿堞，使得这些扇形件能够象瓦一样一个与另一个咬合起来。比如在图1中所示，扇形件4包括了齿状齿堞38～40，同时具有突起41～43。齿堞38～40的深度等于或大于整个扇形件周边方向长度44的1/4。可以看出，在相邻的扇形件之间齿堞和突起之间的咬合，避免了沿着扇形件之间直线上的变形集中，也就限制了在张开的扇形件之间的空间里形成相应的小平面。
扩口所要求的规则形状特征，在必要时是环状的特征，由于提高了扇形件的数目而得到更好的保证。但是，扇形件的数目越多，在待扩口的骨架之间这些扇形件的支持面就越小。如上所述的咬合使得能够增加这些扇形件的数目而不会造成相应的表面减小。在优选的实施例中，有8个扇形件用来形成环状的扩口型件1。
图2至图4表示使用本发明的扩口装置的轴侧图。由把扇形件的底板22插入安装在实心件32上的导引轴35开始。这些扇形件是彼此自然咬合的，特别是由于齿堞38和39本身是朝着径向的。沿着实心件32的整个周边安装扇形件，然后放置弹簧圈26和27，然后将其放置在底座16上。然后在扇形件的外边部分的底板22上放置待扩口的零件。
然后，把安装在杆13末端的圆锥体12导向由组装成的扇形件形成的开口中，该开口的内部优选为环形。在外边，根据要形成的骨架内部轮廓的不同，这些扇形件可以沿着壁6具有不是环形的形状。圆锥体12逐渐地插入达开始到扩张的形状，这些扇形件就彼此张开。在图3中可以观察到，圆锥体12和扇形件的高度440是同样的，其中图3的结构并非是必须如此的。实际上，由于扇形件是单块的，其长度相当于待扩口部分29的整个高度，当圆锥体的顶部到达这些扇形件最靠近底板22的那部分时，这些底板22带着扇状的齿与它们一起继续张开。这是由于圆锥体12与锥形的斜面11具有同样的斜度。随后，圆锥体的顶部45(图1)将与放置在实心件32上构成限位器的销钉33接触。杆13和圆锥体12的前端在不同的高度上被齿销钉顶住。此时，待扩口零件的扩张就终止了。
为了使扩口的工作更容易进行，可以对圆锥体12的斜面和扇形件2～5内部分别进行设计，使得很大的圆锥体前端所产生的扇形件张开很小。只要做到这一点，就能够很精确地调节待扩口零件的最终直径。
当此操作结束时，抽回圆锥体12，弹性圈26和27的动作使得至少两个(在实际上是全部)扇形件互相靠近，从而使扇形件在已经扩口的骨架内部就占有了更小的空间。
当然，支撑在骨架8上的扇形件，其扇形齿的表面不一定非是环状的圆筒状不可，它们也并非必须和轴线23平行。因此，可以对具有任何内部形状的骨架8进行扩口。特别是，可以对具有斜面、反斜面，甚至于槽环状圆周凹颈的零件进行扩口。
再有，在本发明的方法中还可以加入同时对外骨架9进行缩口的操作。在包括一个或几个中间骨架的活节的情况下，此同时缩口是特别有意义的。在图5中显示出这样的中间骨架46。这样的中间骨架46分开两个弹性体制造的轴套47.1和47.2，以代替图1中的轴套10。在此情况下，每一个由橡胶制造的轴套47.1和47.2应该具有预应力，刚性中间骨架的存在，妨碍了在单一的扩口或缩口操作中产生此预应力。在文献WO 01/55,615中介绍了此问题。因此，在这里待扩口和待缩口的零件7由比如三块钢制的管状骨架和两块橡胶制造的轴套构成。
此时的改进包括使用与扇形件2～5相同类型的外扇形件48，不同之处在于这些扇形件的径向内表面将支撑在待成型的零件上。特别是，前面叙述的齿堞和突起可以被转移到缩口扇形件上。当零件7就位时，扇形件48在径向离开轴线23，而且彼此也分离开。这样就形成了缩口的形状。为了让它们彼此缩回和使骨架9缩口，扇形件48在外面具有一个倾斜的表面49，其作用与斜面11相似。此倾斜的表面49优选一起形成一个圆锥台。外扇形件48还可以以齿堞和突起彼此咬合。
在制造本发明的装置时，圆锥体12被放置在圆锥形的空腔50中，其突出的边缘51则用来与表面49接触。空腔50是比如由一个厚的圆盘52和周边上具有圆锥形内壁51的环状体53构成的，而在厚壁盘的中央部分具有提升圆锥体12的部分。为了将零件7成形，圆锥体12和环状体53作为一个整体来施加作用力。这个整体使一组扇形件48在径向上向内移动，而同时使一组扇形件2～5在径向上向外移动。这两个同时进行的运动组合起来就使外管9缩口，而使内管8扩口。
为了调节外骨架的最终直径，在销钉33是另外一种方案的情况下，只要调节使环状体顶部55停止的限位器54的高度就足可以了。为了调节内骨架的最终直径，只要调节圆锥体12和圆盘52之间垫块56的高度就足够了。
外扇形件48放置在底座57上。对内扇形件的引导是按照比如上所述用于本发明的第一种实施方式的原理来保证的。对外扇形件(构成缩口型件)的引导就更加简便，因为这些扇形件互相靠近，趋向于连接而成为由其外形轮廓确定的形状。弹性环26和27的作用是让内扇形件向内回复到其初始的位置。弹性体制造的垫圈58，其作用是让外扇形件向外回复到其初始的位置，并且参与对其的引导。垫圈58放置在扇形件48的移动内壁59和固定在实心件32上的底座60之间。当进行缩口时，它就被压缩。在成形以后，只要抽回圆盘52即可，在弹性环26、27缩紧扇形件2～5的同时，垫圈就会推开扇形件48。
当然，缩口也优选在加热的状态下进行。
当然，可以在不进行缩口的情况下进行扩口，或者在不进行扩口的情况下进行缩口。
为了改善圆度，还可以设想分两步进行扩口或缩口，在两个步骤之间，待扩口或待缩口的零件7在扇形件的圆周方向上旋转半周。
权利要求
1.装有内骨架(8)和弹性体轴套(10)的弹性活节(7)的扩口方法，其特征在于，该方法包括如下的步骤将所述内骨架(8)放置在由可互相移动的扩张扇形件(2-5)构成的扩口型件(1)的周围；使这些扩张扇形件彼此分开(11、12)(原文如此，在动词后面放置两个数字符号疑有误—译注)，使得以塑性变形的方式增大所述内骨架的内部体积。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，它包括如下的步骤用具有与所述扩口型件的锥形内斜面相同倾斜度的圆锥体(12)使扇形件彼此分开。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，该方法包括如下的步骤将该圆锥体推向底座(16)；以及在圆锥体和底座之间，特别在其定位部分(45)和底座之间插入销钉(33)。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤将缩口扇形件(48)放置在弹性活节(7)的外骨架(9)周围；在扩口扇形件扩张的同时，使缩口扇形件彼此靠近。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，对经过拉模加工的热的活节进行扩口或缩口的操作。
6.如权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，通过预先在活节的内骨架内部和/或外骨架的外部涂布一薄层弹性体来制造弹性活节。
7.用于给弹性活节扩口的装置，其特征在于，该装置包括装有扩张扇形件(2至5)的扩口型件(1)；以及使这些扇形件彼此分开的装置(12)。
8.如权利要求7的装置，其特征在于，该装置包括在扩张扇形件内表面上的锥形斜面(11)；以及用来使这些扇形件互相张开的轴向移动的器件(12)。
9.如权利要求8的装置，其特征在于，该装置包括限位器(33、54)、带有该限位器的底板(16、57)，所述限位器限定了轴向移动器件行程的终端。
10.如权利要求7至9中任何一项所述的装置，其特征在于，该装置包括在扇形件进行扩张运动时对其进行引导的装置(35、36)。
11.如权利要求7至10中任何一项所述的装置，其特征在于，该装置包括扇形件的相对侧面上的齿堞(38~40)和突起(41~43)，这些齿堞和突起互相咬合组合成扇形件，该齿堞的深度等于或大于扇形件整个周边方向上长度的1/4。
12.如权利要求6至11中任何一项所述的装置，其特征在于，该扇形件包括能够在上面放置待扩口零件的底板(22)。
13.如权利要求7至12中任何一项所述的装置，其特征在于，该装置在缩口型件中包括缩口扇形件(48)和在扩口型件扩张的同时能够使这些缩口扇形件互相靠近的装置。
14.按照权利要求1至6中任何一项的方法扩口的弹性活节，其特征在于，所述活节内骨架的内部空间不是圆筒状的。
15.按照权利要求1至6中任何一项的方法扩口的弹性活节，其特征在于，它包括由薄橡胶层制造的内保护层和/或外保护层。
全文摘要
为了能在不对圆筒状零件(7)的内部产生摩擦的情况下进行扩口，设计了一种装有扇形件(2～5)的环状扩口型件(1)。在此环状型件中引入分开的工具(12)，通过使这些扇形件互相分开，促使待成型的零件扩口。当进行扩口操作时，优选使得(35、37)扇形件分开的同时，仍然保持在径向方向上。我们发现，只要如此操作，本发明不仅十分简单，而且所述装置能够得到较好的重复性。
文档编号F16C11/08GK1604827SQ02825214
公开日2005年4月6日 申请日期2002年11月8日 优先权日2001年11月8日
发明者J－P·博纳罗, F-X·布吕诺, M·戈特龙, P·让 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司