具有卡环接纳部的波纹套及其制造方法.pdf

本发明涉及一种用于万向节装置(2)的波纹套(1)，其具有褶皱(3)、轴线(4)和万向节端面(5)，其中所述万向节端面(5)的区域借助吹塑造型制造并且构成用于卡环(7)的接纳部(6)，所述接纳部(6)在所述褶皱(3)附近设有多个向外指向的拱起部分(8)，所述拱起部分(8)构成凹槽(9)和至少一个倾斜的接纳部边缘(10)。

1.  一种用于万向节装置(2)的波纹套(1)，所述波纹套具有褶皱(3)、轴线(4)，其中万向节端面(5)的区域借助吹塑造型制成并且构成用于卡环(7)的接纳部(6)，其中，所述接纳部(6)在所述褶皱(3)附近设有多个向外指向的拱起部分(8)，所述拱起部分(8)构成凹槽(9)和至少一个接纳部边缘(10)。

2.  按权利要求1所述的波纹套(1)，其中，所述接纳部边缘(10)至少在凸起部分(11)附近具有角度(12)，所述角度(12)利用与所述波纹套(1)的轴线(4)垂直的平面(13)处于可达45度的范围内。

3.  按权利要求1或2所述的波纹套(1)，其中，倾斜的接纳部边缘(10)具有斜切部(14)。

4.  按以上权利要求中任一项所述的波纹套(1)，其中，所述拱起部分(8)具有与相邻褶皱(3)的壁厚相符的中等壁厚(15)。

5.  一种用于制造波纹套(1)的方法，该方法包括至少以下步骤：
(a)提供模具(24)，所述模具(24)具有内表面(25)，所述内表面(25)与带有褶皱(3)和卡环(7)接纳部(6)的波纹套(1)的外部构造相符，其中，在接纳部(6)区域内，在对应于褶皱(3)的凹处(26)附近设置了多个形成倾斜贴靠面(28)的拱入部分(27)；
(b)将具有内部区域(30)的中空体(29)定位在模具(24)中；
(c)将压力介质导入到所述内部区域(30)中，其中中空体(29)被扩张以致于其开始贴靠在内表面(25)上；
(d)从模具(24)中取出波纹套(1)。

6.  一种万向节装置(2)，其至少具有带空腔(17)的万向节外部零件(16)、带多个滚动体(19)的万向节内部零件(18)和以按权利要求5所述方法制造的波纹套(1)，所述滚动体(19)可旋转和摆动地设置在所述空腔(17)内，所述波纹套(1)包围所述空腔(17)和所述万向节内部零件(18)。

7.  一种机动车(20)，其具有至少一个波纹套(1)，所述波纹套(1)是按权利要求1至4中任一项权利要求所述的波纹套(1)或以按权利要求5所述方法制成或具有至少一个按权利要求6所述的万向节装置(2)。

具有卡环接纳部的波纹套及其制造方法
本发明涉及一种用于万向节装置的波纹套，它包括褶皱、轴线和万向节端面，其中在万向节端面的区域内借助吹塑造型制成用于卡环的接纳部。另外，本发明还涉及此种波纹套的制造方法。
本发明尤其涉及比如机动车上的用于扭矩传递的三叉万向节的密封系统。其中波纹套一方面连接万向节零件(即所谓的“大端”)，另一方面连接轴(即所谓的“小端”)。为了把波纹套紧固在万向节零件上(与紧固在轴上一样)，通常会使用卡环，卡环在装配万向节之前被定位在波纹套的具体的接纳部中。其中能够确保在安装时卡环在接纳部内的位置保持基本不变。同时也能够确保可以很容易地通过波纹套推动卡环以使得卡环卡入到为其设置的接纳部中。为了达到这一目的，一种众所周知的方法是，在波纹套的外围上构成凸起，凸起对接纳部进行限界。
为了制造波纹套和这种接纳部，尤其是在和万向节相连的波纹套一侧，可以运用不同的方法。其中，根据波纹套材料的不同优选使用内部高压造型和/或注塑方法。优选用实心材料通过喷射造型或压力造型的方法来制造接纳部的边缘，这尤其对于橡胶材料来说优选的。利用热塑材料制成的波纹套至少主要是利用内部高压造型法、即尤其所谓的“压力吹塑法(press blow molding)”制成。这种方法尤其可以提供均匀的波纹套褶皱结构。
本发明的任务是提供一种波纹套和一种用于制造这种波纹套方法，它至少能够部分解决现有技术所存在的问题。尤其是应当提供一种波纹套，它能保证可以安全地在波纹套上重复安装和拆除卡环而不造成例如接纳部的损伤。此外，接纳部的构造应该使之容易批量制造。另外还提出了一种合适的制造方法。
所述任务通过根据权利要求1中特征的波纹套和根据权利要求5中特征的波纹套制造方法得以解决。从属权利要求中提供了本发明特别有利的改进方案。需要指出的是，权利要求中单独给出的特征可以以任意的、符合技术逻辑的方式互相组合并且启示出本发明的其它构造方案。说明书和附图说明中也给出了本发明的尤其有利的实施变型例。
按照发明的用于万向节装置的波纹套具有褶皱、轴线和万向节端面，其中万向节端面的区域借助吹塑造型制造并且构成卡环的接纳部，接纳部在褶皱附近设有多个向外指向的拱起部分，这些拱起部分构成凹槽和至少一个接纳部边缘。
就波纹套而言作了如下的设置，即，它均匀地具有近似圆锥的形状，于是，在端面上分别构成的开口具有不同尺寸的直径。其中，较小的开口用于将波纹套固定在轴上，而较大的开口则用于将波纹套固定在万向节上。从现在起可以用不同的制造方法制造波纹套，例如安装在轴上的端面可以用喷射造型法制造。波纹套的褶皱和尤其是具有卡环接纳部的万向节端面区域在按照本发明的波纹套中通过吹塑造型、尤其是所谓压力吹塑法制造。波纹套的制造方法直接影响到波纹套的质地，所以尤其是材料截面彼此互不相同地设置。
卡环接纳部分布在波纹套周向上是有利的。它可以特别设置为槽的形式。接纳部的向着万向节的边界可以已熟知的方式方法设置。另外的边界，即向着褶皱的边界设有多个向外指向的拱起部分。设置至少四个这样的拱起部分是有利的，优选设置甚至八个。这些拱起部分优选在波纹套外围上以均匀间距设置在万向节端面区域内。这些拱起部分的作用例如是让越过万向节端面卡装的卡环在安装到万向节装置上时保持在接纳部里。通过这种方法阻止在朝向褶皱垂直装配时卡环从接纳部中滑出和/或错边。相应地，拱起部分在朝向接纳部的一侧构成接纳边缘。从现在起，在周向上，接纳部由多个拱起部分的接纳部边缘构成，它们被外围限界并且彼此间隔，从而没有设置沿着周向朝着褶皱向前延伸的接纳部边缘。用这种方法可以在材料投入相同的情况下产生能够保证卡环可靠定位的、较高的或者说进一步沿径向外延的拱起部分。
为了说明在拱起部分制造方法方面的区别而提出了如下内容，即，拱起部分形成凹槽。这尤其意味着，拱起部分没有坚固的截面。换句话说，从截面上看来，拱起部分的上缘具有例如弧形的走向，并且下缘(基本上)顺应这一走向。这样可以避免接纳部区域内的材料积聚。
依照波纹套的一种尤其有利的实施变型例，接纳部边缘至少在凸起部分附近具有角度，该角度利用与套的轴线垂直的平面处于可达45度的范围内，特别是在20度至45度的范围内。因此这尤其说明，接纳部边缘(至少在沿径向靠外的区域内)和接纳部不构成直角。而是，拱起部分从接纳部出发朝向褶皱倾斜地行进。这种情况下，角度相对较平，但是，鉴于这些拱起部分可以以吹塑造型法形状精确地制成，所以它还是具备本质的优点。尤其是以这种方法可以避免在制造过程中常见的在拱起部分的凸起区域内形成的接缝或凸耳。由于拱起部分的表面较为均匀，所以可以避免由于与其他零部件或卡环的接触造成不希望的表面损伤。同样在需要时也可以省去对波纹套表面的再加工。
根据一种优选的实施变型例，倾斜的接纳部边缘形成斜切部。在斜切部区域内可以降低壁厚。在斜切部区域里可以不同地设置拱起部分的顶面走向和底面走向，其中特别是拱起部分具有平的顶面和弧形的底面。斜切部尤其延伸通过至少1mm的区域，尤其是通过1.5mm至2mm的区域。拱起部分的这种设计方式也能明显减少或避免在借助吹塑造型进行的制造过程中产生凸耳。
拱起部分具有与相邻褶皱的壁厚相符的中等壁厚也是有利的。正如已经解释过的那样，壁厚在拱起部分的走向上可以是变化的。术语“中等”壁厚也指壁厚的平均值。显然，在拱起部分和褶皱的区域内的壁厚是由功能因素决定的，因此壁厚可以略微不同地设计，虽然如此，鉴于“压力吹塑法”法依然可以实现拱起部分和褶皱具有基本相同的中等壁厚。
从本发明的另一方面看来还提供了一种制造波纹套的方法，它包括至少以下步骤：
a)提供模具，所述模具具有内表面，所述内表面与带有褶皱和卡环接纳部的波纹套的外部构造相符，其中，在接纳部区域内对应于褶皱的凹处附近设置了多个形成倾斜贴靠面的拱起部分；
b)将具有内部区域的中空体定位在模具里；
c)将压力介质导入到内部区域中，其中，中空体被扩张以致于其开始贴靠在内表面上；
d)从模具中取出波纹套。
上面所述的方法尤其适用于制造按照本发明的波纹套。
这里优选使用已知的“压力吹塑法”法，借助图5到图8再次解释了这一方法。另外，该方法的细节例如在文件EP 0535254A1有所公开。那里所述的制造方法可以解释“压力吹塑法”并因此也是本说明书的一部分。该方法尤其涉及到在模具中提供和定位中空体，将压力介质引入到内部区域中，中空体扩张以及从模具中取出制成的波纹套。
就此而言现在采取一种变型，即，为了实现波纹套拱起部分的截平或倾斜的接纳部边缘，模具在多个拱入部分的区域内设有倾斜的贴靠面。
为了获得一种万向节装置，尤其是三叉万向节，设置至少一个具有空腔的万向节外部零件和具有多个滚动体的万向节内部零件，滚动体可旋转和摆动地设置在空腔内，其中滚动体和按照本发明的波纹套或和以按照本发明的方法制造的波纹套这样装配，使得波纹套包围空腔和万向节内部零件。于是，新设计的卡环接纳部便能够保证可靠的安装。其中，为了在运行时实现万向节内部零件、主体和万向节外部零件的相对运动持久保持较低的噪音，波纹套可以附加容有滑动或润滑介质。
最后提出了一种机动车，它包括至少一个按照此发明的波纹套或一个按照此发明的方法制造出来的波纹套或至少一个如前所述的万向节。
借助附图详细解释本发明和技术范畴。需要指出的是，附图展示了尤其优选的发明实施方案，但是本发明的实施方式并不仅限于此。其中：
图1示出了作为一个三叉万向节的万向节装置的基本结构的局部纵向截面；
图2示出三叉万向节的横截面；
图3是波纹套的一种实施变型例的局部视图；
图4示出波纹套的另一种设计方案的局部横截面；
图5示出用于制造波纹套的模具；
图6示出图5中模具的细节；
图7展示了在模具中吹塑造型开始时可能的最初位置；
图8展示了在吹塑过程完成后可能出现的情况；
图9示出一个机动车以用于说明万向节的位置。
图1在部分纵向截面中示意性展示了形式为三叉万向节的万向节装置。在这样的三叉万向节中，一方面扭矩从轴22传递到万向节外部零件16上，其中，同时沿着轴线4方向可能出现轴22和万向节外部零件16之间的相对运动。为此轴22可以相对轴线4偏离。为了扭矩的传递，轴22和万向节内部零件18例如通过楔齿连接，这一点可从图2中看出。万向节内部零件18例如有三个接头，相应数量的滚动体19定位在接头上。这些滚动体19当前被定位在由万向节外部零件16构成的空腔17的相应导轨里。相应地，轴22的旋转可以经由滚动体19传递到壳体外部零件16上。这样壳体外部零件16便也可以沿着周向21旋转。
具有卡环7的波纹套1的万向节端面5固定在万向节外部零件16的外围21上。与之相对的、波纹套1的轴端面23以类似的方式与轴22连接。为了平衡轴22和万向节外部零件16之间的轴向相对运动，波纹套1具有多个褶皱。其中，卡环7的准确定位通过相应构成的波纹套1的接纳部6实现，它沿外围21方向在外地在端面附近构成。
图3展示出这种在万向节端面5上的接纳部6的第一实施变型例。为了装配，卡环7需要从万向节端面5推入到接纳部6中。其中，卡环7具有足够的间隙，从而可以克服万向节端面5附近的凸起部分。为了从现在起避免卡环7朝向褶皱3滑出或错边，接纳部6在褶皱3的附近具有多个向外的拱起部分8，这些拱起部分共同形成了(不连续的)接纳部边缘10。在这里示出的实施变型例中，所有均匀地分布在波纹套1的外围21上的拱起部分8位于一个与波纹套1的轴线4垂直的共同平面13上。拱起部分8可以在必要情况下被描述为局部的微小褶皱，它们可以像这里整体展示的波纹套1区域一样通过吹塑的方法制造。
图4在截面图中详细展示了波纹套1的接纳部6的另一种实施变型例。接纳部6依然是邻近万向节端面5地构成。位于褶皱3方向上的接纳部边缘10通过所示出的拱起部分8形成。拱起部分8由于凹槽9的缘故而具有基本相同的壁厚15；也就是说，拱起部分8不是由实心材料制成的。为了避免在凸起部分11的区域内形成凸耳，向外的拱起部分8具有角度12。通过斜切部14构成这个倾斜的接纳部边缘10。直接使用拱起部分8的制造方法(尤其是通过“压力吹塑法”)制造斜切部14。
图5到图8展示了这样的波纹套的制造方法。首先是模具24，它包括例如分为两部分的吹模31。在吹模31中，要制造的波纹套的外部轮廓基本上借助内表面25形成。内表面25的重要组成部分尤其是构成褶皱的凹处26。例如支架32和喷头33定位在这两个吹模31的侧方。当喷头33承担例如毛坯件和/或模具的支撑功能时，可以通过喷头33输送压力介质到毛坯件中。
为了制造根据本发明的波纹套，模具24有一个可从图6中看出的特别之处。图6展示了一个细节，它的位置来自于图5中标有VI的相应位置。在那里，在波纹套的后来的万向节端面区域内靠近最后的凹处26设置多个拱入部分27，这些拱入部分分别形成倾斜的贴靠面28。倾斜的贴靠面28最终产生了相对于波纹套1拱起部分8的凸起部分11或相对于它的斜切部14的理想的角度12。
在图7中展示了两个吹模31之间的中空体29。中空体29例如由热塑材料(TPE)组成。从现在起，这两个吹模31向中空体29移动，从而构成封闭的吹模。模具24关闭之后，随着温度升高视情况将压力介质送入到中空体29的内部区域30中。以这种方式，中空体29的材料越来越紧贴在模具的内表面25上(塑性变形)。这点尤其在图8中展示。在变形结束和有可能的冷却过程后，可以从模具24中移除制成的波纹套1，其中特别是毛边或突刺可以再加工。这一过程可以在较短的处理时间内实现，从而这种波纹套尤其适合用于批量制造。
图9再一次展示了这种波纹套的应用可能性。机动车辆20上的扭矩传递通过齿轮传动装置34实现，其中，扭矩通过半轴36直接传递到车轮上，或者也可以首先经过纵轴35传递到隔开的半轴36或车轮上。为此可以使用不同的万向节装置2，其中有利的是，至少一个万向节装置2具有这里描述的波纹套1。
1波纹套
2万向节装置
3褶皱
4轴线
5万向节端面
6接纳部
7卡环
8拱起部分
9凹槽
10接纳部边缘
11凸起部分
12角度
13平面
14斜切部
15壁厚
16万向节外部零件
17空腔
18万向节内部零件
19滚动体
20机动车
21外围
22轴
23轴端面
24模具
25内表面
26凹处
27拱入部分
28贴靠面
29中空体
30内部区域
31吹模
32支架
33喷头
34齿轮传动装置
35纵轴
36半轴