专利名称：活节装置和/或轴承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序所述的活节装置和/或轴承装置，以及一种具有多个此类活节装置和/或轴承装置的汽车，尤其是在行驶机构部件和/或转向部件里。
EP 0 505 719 B1提出了一种活节装置，它具有一个局部为球形的活节体，它在被装配状态下可以在一个活节壳里活动。该活节壳在其轴向最外端通过止推环防止被拉出。这种活节装置可以应用于具有百分之几毫米的径向外部公差的高要求，并且可以用高的轴向力，通常为10-15kN压入到最外面的套筒体里，例如压入到车轮支座或者减振支柱的端部部位里。在对套筒体进行同样准确加工时，也可能在此引起与径向向里作用的力的重叠，此力可以通过活节壳在活节外壳的内壁上的直接贴靠，从这个活节外壳直接被继续传递到活节壳上。尤其是如果对此应用了比较硬而脆的高性能塑料的话，例如一种PEEK(聚醚醚酮)塑料，它满足高压高温的要求并因此常常相对于一种在大约80℃以上倾向于流动的POM(聚甲醛)塑料来说更为优选采用，那么就由于例如较大的压紧力作用在活节体上，而造成对活节性能不利的影响，这改变了使活节体运动的转矩，并因此在汽车中改变了行驶舒适性，或者甚至在活节壳里引起断裂或裂纹。
本发明要解决的问题是，避免由于在压入时径向向内的力作用而引起损坏或者使用限制。
本发明通过一种具有权利要求1的特征的活节装置，以及通过权利要求15的特征的汽车来解决这个问题。有关本发明的有利技术方案和改进方案，可参见其它的权利要求2至14。
通过按照本发明的力平衡构件，至少几乎完全避免了在压入时由于径向力而对活节壳的加载。径向力通过力平衡构件的至少一个局部部位的变形而被阻止作用于活节壳，从而活节壳即使在本身很脆和薄壁状地构造时也能保持不受影响。
如果力平衡构件一次性地在将活节装置和/或轴承装置压入到套筒体里时起作用，那就阻止了在连续运行时即使是没有外力加载而在活节装置里出现的过高的位移误差。这种只是在压入时有效的误差平衡补偿尤其是可以通过塑性的可变形性在径向力传入时得以实现。
其中外壳的内壁会参与变形，这是由于，可变形的部位在径向指向里面的对外壳的受力加载时挤压入到外壳的内壁中。可变形的部位本身则可能具有高的强度，它尤其是至少如同活节壳的强度那样大，以便并不会由于力平衡构件而产生新的薄弱位置。
其中特别有利地，可以将可变形部位构造为至少一个向外突出的环形突起或弓形段突起，从而这种突起用作为在内壁上的支承，而力平衡构件的其余部分则至少在非受载状态下并不是全表面地贴靠在内壁上，而是在压入时可以围绕着该支承轻微地摆动。
力平衡构件安装在活节外壳和活节壳之间，并可以既与活节外壳的内壁又与活节壳的外壁大面积地接触，并因此阻止径向向内作用的力作用于活节壳。力平衡构件尤其可以套筒状地在几乎活节装置的整个长度上包围住活节壳，从而使活节壳在某处与活节外壳的内壁直接接触。活节外壳在外面可以构造为平行壁没有锥度的，正如用于容纳装配完毕的活节装置的套筒体的内侧面那样。
备选地也可以例如设有两个力平衡构件，它们轴向地相互间隔开，其中即使在中间部位，也必须使活节壳与活节外壳没有接触，以阻止径向力从外壳传递到活节壳里。如果在间隔空间里并没有活节壳同外壳内壁的接触，那么活节壳在那里可以构造为弹性的，并且例如在靠近向活节体的侧面上具有环形通道，作为润滑剂储存处，该通道同时提供有一种径向指向里面的变形路径。
除了塑性的以外，也可以进行力平衡构件的弹性变形，在力平衡构件里的弹力也可以实现这种弹性变形。
按照本发明的活节装置，既可以以一种轴承的方式围绕轴颈轴线进行旋转，又可以承受弯曲，并因此可以应用于多个方面，例如在汽车的行驶机构部件和/或转向部件里，例如用于连接减振支柱，或用于通过或多或少横向布置的在多控制杆轴里的控制杆来支撑车轮。
本发明的其它优点和特点可见附图和以下所述的本发明的实施例。
附图示出
图1按照本发明的活节的第一实施方式的纵向剖视图，它具有两个轴向相互相隔开的并向着活节壳方向倒圆的力平衡构件，
图2类似于图1的视图，具有两个向着活节壳方向直线地倾斜延伸的力平衡构件，图3类似于图2的视图，具有两个向着活节壳的、成形为频数多边形的力平衡构件，图4类似于图3的视图，具有两个弹簧式的并被终端环分开的力平衡构件，图5图3中的细节V，图6图5中的细节VI，图7类似于图6的视图，具有力平衡构件的完整走向，图8类似于图7的视图，具有中间层的实施方式；图9类似于图8的视图，该实施方式具有三个突出的力平衡构件的环状成型部分，图10类似于图8的视图，该实施方式在力平衡构件上具有波纹轮廓。
图1所示的活节装置1包括有一个轴向延伸的活节体2，它具有一个在轴向中间部位里基本呈球形的成型部分3。该成型部分在一个常常是有切槽的活节壳4里保持可以活动，其中按照图1的活节壳4的径向外表面5的截面构造为圆形，它三维地环绕着轴线6。活节壳4的内表面7在此实例中在截面中通过频数多边形来近似，其中在拐点处形成环状环绕的润滑剂储存处8，这并非强制的。活节壳4为了节省成本和重量全部地可由塑料构成，其中越来越多地为了满足高的压力-温度的要求而使用了相对硬而脆的PEEK塑料，以替代较软的、但在高温时倾向于流动的POM塑料。
对于在活节体2和活节壳4之间的空间，这里至少部分地用一种润滑剂来填充，这种润滑剂用于减小接触面之间的摩擦。润滑可以尤其用于活节的整个设计的使用寿命。
活节体2的运动既可以是在箭头a、b方向上的偏移，也可以是围绕着轴颈2的轴线6的旋转。因此这样的活节装置1也可以以轴承的方式起作用，而且在这里通常也一般地被称为活节装置和/或轴承装置。
活节壳4径向继续向外被一个套筒状的活节外壳9所包围，其轴向端部10在活节1装配之后例如可以通过一种卷边变形(Rollum-formung)来封闭。这样的活节1因此总体上也可以称之为套筒活节(Huelsengelenk)，并在紧随其装配的工序里，用一种压配合在轴向力通常为几个至几十个kN时，轴向地压入到一个围绕的此处未示出的套筒体里，例如压入到车轮支座或减振支柱套管的形成了通孔的部位里。套筒活节1可以加工成直径误差在百分之几毫米范围里，承接的套筒体内部尺寸也是同样。
按照本发明，径向地在围绕着的活节外壳9和活节壳4之间设有至少一个克服径向载荷的力平衡构件，按照图1就是两个相互在轴向间距开的力平衡构件11、12。这些构件既与活节外壳9的径向地在里面的壁、又与活节壳4的外壁相接触。力平衡构件11、12在围绕着的套筒体和要压入的活节1之间有重叠时是起作用的，并在此负责阻止径向向里面作用的力作用于活节壳4。替代地，也可以使轴向连续的力平衡构件成套筒状地在差不多其整个长度上包围住活节壳4。
在图5和6中，详细示出了按照图3所示的原则上相同的力平衡构件211、212的要变形的部位13、14。在径向地沿着箭头C方向作用的力的情况下，可以根据材料选择和材料配对，产生不同强弱的二种效应。一方面，在截面中成鼻状突起的和环状环绕的部位14塑性或弹性地发生变形，另一方面，这个部位14进入到围绕着的活节外壳9的内壁里，使得活节外壳9参与变形。任何情况下，可以在没有明显的行程变化的情况下阻止外力作用于更里面的活节壳4。该活节壳因此在活节1和套筒体有足够的配合精度时没有变形。转矩因此至少几乎与压入重叠无关。例如装备有按照本发明活节的轴的舒适性和动作性能因此得到提高。因此可以将塑料活节壳4构造成很薄壁的(例如0.8mm)和节省材料的，这一方面节省了材料成本，但另一方面也使材料弹性降低，并因此引起活节1的更陡的力-位移曲线。由此当力传入小或甚至没有力传入时，在箭头a或b的方向上就没有活节1的部件4、2的活动性。活节1并不摆动，并且可以很精确地即使在长期运行期间也保持其参数。此外作为副效应，通过压入也加大了球拔出力(kugel-ausreisskraft)，而且进一步实现了防止水和油渗入的密封。力平衡构件11、12在部位13、14之外同样也可以是没有变形的，其中处于构件11、12和活节外壳9之间的间隙15可以通过径向力而减小。部位13、14则用作为支承座，周围构件11、12围绕着该部件在径向力传入时容易向内摆动，并类似于弹簧那样起作用。
由此在径向加载之后，在有压入重叠时也确保了活节1保持其活节壳4的精确公差，并且在没有外部的力传入时，活节1里的部件就不发生位移变化。当力平衡构件11、12至少具有活节壳4的强度时，这在部件13、14发生塑性变形的情况下尤其得以确保，并由此即使在可变形部位13、14之外，也提供了对活节壳4的不受压入力影响的稳定的固定。
如由图1可见，力平衡构件11、12可以与各自起到轴向保险作用的终端环(Abschlussring)构造成整体，这些终端环嵌入到活节外壳9的槽16里，并通过边缘部位10的卷边而防止轴向被拉出。这种整体性减少了所用部件的数量。
在按照第二个实施例(图2)的活节101中，轴承壳104具有直线延伸的外表面，但其内表面7上则相比于图1来说没有改变。力平衡构件111、112只是匹配于活节壳4的被改变的外轮廓上，而并不改变其功能。
按图3所示的第三个实施例的活节201也类似此处活节壳204的外表面205同样也如内表面7一样构造为多边形状的。力平衡构件211、212与之匹配。
按照图4所示的另一实施例中的活节301则相反，具有两个弹簧环作为力平衡构件311、312，这些弹簧环可以整体地弹性变形，并且不需要有单独可以变形的部位13、14。它们在这里构造为与轴向终端环317、318分开。然而替代地这里也可以是整体的。力平衡构件311、312的变形在这里弹性地进行，并因此也可以在连续运行中起作用。
此外，如果力平衡构件11、12、111、112、211、212只是在压入时拦截径向力，并且在随后的运行中没有径向位移，那么是有利的，这种径向位移会使活节的力-位移曲线表现为扁平的。
按图8所示的另一实施方式中，力平衡构件412设有弹性可变形的中间层，用作活节外壳9的壁体。这种型式的中间层用于，即使在没有外部的力传入时也可以在箭头a、b方向上实现部件2、204的位移，并且就此而言使力-位移曲线非常扁平。另一方面，曲线即使在高负载时也差不多相同，因此活节的质量并不发生变化。
在按照图9、10的最后两个实施例中，可变形部位又被构造为力平衡构件512、612的成型部分，也就是说这里构造为三个锯齿状的环形成型部分514，或者三个环绕着的波峰614。它们也不必总是都同样高。
在任何情况下，如这里所示，活节壳4、104、204、304在其整个轴向延伸上，或者与围绕着的活节外壳9的内壁没有接触，或者在未示出的可能接触面上例如通过在位于对面的、靠近活节体2的侧面上的卷边径向向内地让缩。作用在活节外壳9上的径向向内的力因此在任何情况下都不是对于活节壳4、104、204、304的功能的限制。它并不在其宽度上减小，并由此对活节体2并不施加更高的压力。
附图标记列表1 活节装置/活节/套筒活节2 活节体3 成型部分4 活节壳5 外表面6 轴线7 内表面8 润滑剂储存处9 活节外壳10 轴向端部/边缘部位11，12 力平衡构件13，14 部位15 间隙101 活节104 轴承壳111，112力平衡构件201 活节204 活节壳205 外表面211，212力平衡构件301 活节304 活节壳311，312力平衡构件317，318终端环412 力平衡构件512，612力平衡构件514 环形成型部分614 波峰a 方向箭头b 方向箭头
权利要求
1.活节装置和/或轴承装置(1；101；201；301)，用于压入到围绕着的套筒体中，尤其是压入到车轮支座或减振支柱的端部部位中，其中该活节装置和/或轴承装置(1；101；201；301)包括有相对于活节壳(4；104；204；304)可活动的活节体(2)和固定住活节壳(4；104；204；304)的活节外壳，其特征在于至少一个力平衡构件(11，12；111，112；211，212；311，312；412；512；612)，该至少一个平衡构件通过至少一个局部部位(13，14；412a；514；614)的变形来阻止在压入时以一径向的分量作用在活节外壳(9)上的力作用于活节壳(4；104；204；304)。
2.按照权利要求1所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述力平衡构件(11，12；111，112；211，212；311，312；412；512；612)在将活节装置和/或轴承装置压入到套筒体中时一次性地起作用。
3.按照权利要求1或2所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述力平衡构件(11，12；111，112；211，212；311，312；412；512；612)既与活节外壳(9)的内壁、又与活节壳(4；104；204；304)的外壁相接触。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述在有径向的力传入时可变形的部位(13，14；514；614)可以塑性地变形。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，在有径向的力传入时，所述可变形的部位(13，14；514；614)压入到活节外壳(9)的内壁里。
6.按照权利要求4或5所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述可变形的部位(13，14；514；614)构造为向外突出的环形突起或弓形段突起。
7.按照权利要求1至3中任一项所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述可变形的部位(311，312；412a)可以弹性地变形。
8.按照权利要求7所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述可变形的部位(311，312；412a)以弹力抵抗该可变形部位的变形。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述力平衡构件套筒状地在活节壳(4；104；204；304)的几乎全长上包围住活节壳(4；104；204；304)。
10.按照权利要求1至8中任一项所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，设置有两个力平衡构件(11，12；111，112；211、212；311，312；412；512；612)，它们轴向相互间隔地布置在活节壳(4；104；204；304)和活节外壳(9)之间。
11.按照权利要求10所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述力平衡构件(11，12；111，112；211，212；311，312；512；612)由同活节壳(4；104；204；304)至少同样强度的材料制成。
12.按照权利要求1至11中任一项所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述活节装置和/或轴承装置既可围绕着活节体(2)的纵轴线(6)进行旋转，又可加载有弯曲。
13.按照权利要求1至12中任一项所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，所述活节壳(4；104；304)的内壁和外壁至少局部地不相互平行地延伸，并且在内壁上、在活节体(2)对面构造有润滑剂储存处(8)。
14.按照权利要求1至13中任一项所述的活节装置和/或轴承装置，其特征在于，将完全装配好的活节装置和/或轴承装置(1；101；201；301)压入到套筒体里的轴向压入力大于8kN。
15.具有至少一个按照权利要求1至14中任一项所述活节装置和/或轴承装置(1)的汽车，尤其在行驶机构部件和/或转向部件中。
全文摘要
一种活节装置和/或轴承装置(1；101；201；301)，用于压入到围绕着的套筒体里，尤其是压入到车轮支座或减振支柱的端部部位里，其中活节装置和/或轴承装置(1；101；201；301)包括有相对于活节壳(4；104；204；304)可活动的活节体(2)和固定住活节壳(4；104；204；304)的活节外壳，其中设有至少一个力平衡构件(11，12；111，112；211；212；311，312；412；512；612)，该至少一个平衡构件通过至少一个局部部位(13，14；412a；514；614)的变形来阻止在压入时以一径向的分量作用在活节外壳(9)上的力作用于活节壳(4；104；204；304)。
文档编号F16C23/04GK101065587SQ200580040158
公开日2007年10月31日 申请日期2005年11月18日 优先权日2004年11月23日
发明者K·布罗克, G·豪卡普 申请人:Zf腓特烈港股份公司