[发明专利]球铰链

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。