用于球节的壳体 本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于球节的壳体。
DE 195 36 035 A1公开了一种制造球节壳体，特别是用于汽车转向横拉杆(Spurspange)的球节壳体的方法和一种利用此方法制造的用于球节(Kugelgelenk)的壳体。此壳体具有用于放置球面轴颈的球形活节的合适的内部空间以及用于穿过球面轴颈的与球形活节相连接的轴颈段的开口。两端开口的壳体一端通过一个盖罩密封，其中为了固定该盖罩，在壳体的上边缘设置有变形段。使用盖罩密封是在把球面轴颈和支撑球形活节的轴瓦一起安装在壳体的内部空间中之后完成的。球面轴颈的轴颈段在与盖罩相对的一侧伸出壳体的开口。在此设置了一个用于密封内部活节部件的密封波纹件，密封波纹件的边缘区域密封地靠触在壳体外表面的接触区域上。在DE 195 36 035 A1所公开的方法中，带有用于穿过球面轴颈的轴颈段的开口的一侧具有接触肩部，安装在内部空间中的轴瓦支撑在该接触肩部上。
此外尤其是在用于汽车的球面轴颈壳体中所熟知的是，除了位于壳体外表面上的用于密封地固定密封波纹件边缘的接触区域外，还设有一个使球面轴颈的球形活节能够旋转地和摆动地固定在壳体的内部空间中的变形段。在这里，在把球面轴颈安装在壳体的内部空间中之后，使已有的开口在一个有限的范围内朝壳体中心变形，从而采用这种方式防止球面轴颈自动从壳体中脱落。这种将球面轴颈固定在用于球节的壳体内部的方式既能够用于单面开口的壳体，也能用于双面开口的壳体。如果在用于球节的壳体上既设置了一个用于密封地固定密封波纹件边缘的接触区域，还在壳体开口侧设置了一个使球面轴颈的球形活节能够旋转地和摆动地固定在壳体的内部空间中的变形段，那么在该方案中有一个缺点：密封波纹件边缘会从壳体上的其固定的位置脱落，并且经由已经变形的变形段而滑落。这种情况是可能发生的，如果在变形段变形期间，用于密封波纹件边缘的接触区域也至少部分地随着一起变形。但密封波纹件边缘的可移动性将导致，密封波纹件边缘密封地靠触在壳体上不能在任何情况下都能可靠地实现，因而存在湿气和污物会进入到活节内部的危险。随之而产生的活节部件的损伤将最终导致球节的完全失效。这尤其是在汽车中使用球节壳体时一定要避免，因为它们是与安全相关的部件。
本发明的目的在于，提供一种用于球节的壳体，其使密封波纹件边缘在球节的整个寿命周期中都固定在壳体上的为此所设置的接触区域上，从而保证长期可靠的密封。
本发明利用权利要求1所述的特征来实现此目的。本发明的其它的一些设计是从属权利要求的主题。
一种用于球节的壳体，其具有：用于放置球面轴颈的球形活节的合适的内部空间；用于穿过球面轴颈的与球形活节相连接的轴颈段的开口；位于壳体外表面上的用于密封地固定密封波纹件边缘的接触区域；和用于使球面轴颈的球形活节能够旋转地和摆动地固定在壳体的内部空间中的变形段，将根据本发明如下进行进一步设计，即变形段具有相对于用于密封波纹件边缘的接触区域较小的材料截面。
通过按照本发明对用于穿过球面轴颈的轴颈段的开口的开口区域的设计，该壳体在其外表面上具有一个梯段，该梯段作为用于密封地固定密封波纹件边缘的接触区域。与变形段相比，这个在其截面上相对于变形段更加厚的接触区域在变形段变形时保持不会受到影响，从而对接触区域的结构设计能够精确地与密封波纹件边缘的尺寸相匹配。通过壳体的如此形成的在开口侧部分的梯段，密封波纹件边缘的接触区域和变形段彼此分隔。与现有技术所熟知的解决方法相比，这种壳体的变形在球节装配时能够极大的简化。通过本发明的措施，密封的可靠性和持久性能够得到根本性的改善。
本发明第一种设计是，在变形段和接触区域之间设有一个过渡区，过渡区的轮廓与变形段在变形之后的形状一致。通过这种措施，使得在用于固定密封波纹件边缘的接触区域和变形段之间形成一种分级的，但是尽可能协调的过渡。在制造完成具有按照本发明所述壳体的球节之后，过渡区域不再能够被分辨出来。更确切地说，过渡区域在变形段变形时与其形状精确地一致。
相应地，本发明另一种设计提出，过渡区域由至少一个半径部分(Radius)来构成。但优选在过渡区域中设置多个、相互间光滑过渡的半径部分。另外，通过所述由半径部分产生的在用于固定密封波纹件边缘的接触区域和变形段之间的光滑过渡，能够实现在壳上的没有尖棱的过渡。这种尖棱的过渡会导致对球节密封非常重要的密封波纹件边缘的接触区域过早损伤。
另外，按照本发明的壳体的一种特别的设计是，密封波纹件边缘的接触区域具有圆柱形的、锥形的或者圆锥形的形状。接触区域的优选的圆柱形可以形成一个表面，其能够实现在接触区域和与之靠触的密封波纹件边缘之间的优化的密封作用。此外，接触区域设计成圆锥形或者锥形能够进一步改善密封波纹件边缘的密封接触，或者辅助地起着使密封波纹件边缘不会从接触区域脱落的作用。此外，密封轮廓可以是齿轮形式的结构，从而可以实现接触区域和密封波纹件边缘互相之间的啮合。
为了简化壳体的制造，此外有利的是，变形段在其变形之前具有空心圆柱体几何形状、锥体几何形状或者圆锥体几何形状。从而变形段也优选地具有圆柱体的形状，这使得变形段的变形得到简化，并且在安装球节的球形活节之后实现变形段与球形活节或者与球形活节轴承区域的优化的靠触。变形段的锥形或者圆锥形的形状可按照以下形式设计，即它比如镜像对称地朝着圆锥形或者锥形的接触区域。
然而对于接触区域和变形段的设计有非常重要意义的是，按照本发明，变形段的外直径小于用于密封波纹件边缘的接触区域的外直径，从而使按照本发明的解决方案能够得到实施，根据该解决方案，变形段具有相对于接触区域减小的材料横截面。所述减小能够如同圆锥形或者锥形一样通过轮廓形状来决定。
为了简化对具有按照本发明所述的壳体的球节的装配，此外建议，变形段借助冷成形过程或者辊压过程来实现成形。已表明，这些本身熟知的制造方法在采用按照本发明的解决方案时是非常有利的，因为他们节能、成本低，并且制造消耗少。
本发明一个特别有利的设计是，用于密封波纹件边缘的接触区域设置在壳体的一段中，通过球节中心并且与没有偏移的球节的纵轴线垂直地延伸的平面通过所述段。通过所述大约在壳体中心的用于密封波纹件边缘的接触，能够实现优化的密封。通过球节摆动而作用在密封波纹件上的拉力负荷，或者密封波纹件承受的扭转，能够通过这个措施得到补偿。密封波纹件此时具有一个长度，这个长度使其为螺旋形且具有多个褶皱，从而它能够由于其自身固有的弹性而补偿所述运动并且不会从其接触区域脱离。如果用于密封波纹件边缘的接触区域大约设置在球形活节的中心的高度，则这对于径向活节(Radialgelenk)是非常有利的。这种径向活节大都具有从一个壳体侧面伸出的杆，该杆用于稍后使壳体与对应部件相连接。相对于没有偏移的球节的纵轴线径向延伸的所述杆直接与用于密封波纹件边缘的接触区域相连接。可以确定的是，通过按照本发明设计的壳体，径向活节中的杆的连接在负荷中受到较小的弯曲应力。这是这里所描述的设计的另一个非常重要的优点。
为了简化用于球节的按照本发明所述的壳体的整个制造过程，另一个建议是，整个壳体通过冷挤压方法或者通过锻造过程来制造。使用冷挤压方式时，能够以有利的方式依次设置制造壳体的全部步骤，而不需要为此非常耗能地对材料加热。
相反，锻造过程具有的优点是，尽管非常耗能，但是能够实现壳体制造时很小的部件公差。就热锻造的壳体而言，还能够实现在锻造过程中产生用于密封波纹件边缘的接触区域和/或变形段，以至于不需要任何再加工。这也能通过校正过程来实现。在这些情况下可以分别省去接下来的切削加工。此外，通过锻造过程制造的壳体的至少用于密封波纹件边缘的接触区域和/或变形段可以是切削再加工过的一段。通过对壳体各个段的切削再加工，可以使由此制造的壳体具有很小的公差和使用较少的材料。此外，通过锻造过程制造的壳体具有较高的部件强度，并且由于材料的性能可以实现较好的变形能力。
下面将借助附图进一步说明本发明。所示出的实施例并没有任何对于所描述的变化形式的限制，其仅仅用于说明本发明的原理。为了使按照本发明的工作原理更清楚明白，在图中仅示出了极大简化的原理图示，其中省略了对本发明没有很大意义的部件或者元件。但这并不表示，这些部件或者元件在按照本发明的解决方法中并不存在。
其示出了：
图1为用于球节的壳体的头部区域的局部视图；和
图2为具有按照本发明的壳体的球节的部分剖视图。
，从而使在稍后的为装配活节而发生的变形段9的变形不会对接触区域7产生任何影响。接触区域7被构造成能实现优化的密封。在接触区域7和变形段9之间有一过渡区域10，其由多段相互间光滑过渡的半径部分所组成。因此过渡区域10具有一个与变形段9变形后的形状相对应的轮廓。
图2示出了一个球节，其具有一个按照本发明所述的壳体6。如前面结合图1所述，壳体6具有一个径向伸出的杆15。在壳体6的内部空间3中插入轴瓦13，该轴瓦的外表面在很大一块区域里直接与内部空间3的内表面相靠触。由塑料所组成的且具有一定弹性的轴瓦13以其在当前情况下为球形的内表面容纳球面轴颈2的球形活节1。在图2中，球面轴颈2处于没有偏移的位置。在球形活节1的下面，球面轴颈2过渡到轴颈段5。密封波纹件14用于使可运动的内部铰接件对周围密封。该密封波纹件具有：第一密封波纹件边缘8，其靠触在壳体6的外表面上；以及与第一密封波纹件边缘相对的密封波纹件边缘16，其直接与球面轴颈2的轴颈段5相接触。密封波纹件边缘8与壳体6的接触区域7紧密地靠触。壳体6的接触区域7具有大于在开口侧位于其下面的壳体6的变形段9的直径。从图2可以看出，变形段9为了使球形活节1和轴瓦13固定在球节的壳体6中而朝活节中心变形。在变形段9变形的同时，实现对接触区域7和变形段9之间的过渡区域10的补偿(Angleichung)，从而使过渡区域10在装配完成的球节中不能再被识别出来。为了避免尖棱的过渡区域，在壳体6的此段中优选地使用半径部分(Radien)，从而形成各个壳体段之间协调平滑的过渡。此外图2中重要的是，密封波纹件边缘8位于平面12上，此平面与没有偏移的球面轴颈2的纵轴线11垂直，并且通过球形活节1的中心M。从而密封波纹件边缘8几乎位于活节中心，其明显的优点在于，它能够很好地补偿由球面轴颈2在壳体6中运动而产生的负荷。
附图标记
1. 球形活节
2. 球面轴颈
3. 内部空间
4. 开口
5. 轴颈段
6. 壳体
7. 接触区域
8. 密封波纹件边缘
9. 变形段
10. 过渡区域
11. 纵轴线
12. 平面
13. 轴瓦
14. 密封波纹件
15. 杆
16. 轴颈侧的密封波纹件边缘
M 球形活节的中心
d
u 变形段的直径
d
A 接触区域的直径