專利名稱：用于壓力注塑包封的萬向球節的雙組分軸瓦的制作方法
技術領域：
本發明涉及根據權利要求1、7或11的前序部分特征的、用于萬向球節且尤其是汽車萬向球節的軸瓦、萬向球節以及軸瓦制造方法。
DE4108219C2公開了一種用于萬向球節軸瓦的制造方法。DE4108219C2描述了一種雙組分方法，其中，首先在球節頭上涂一個潤滑層。在另一個特別適合于此的工序中，在潤滑層上涂上另一層由纖維編織物構成的層。然后，這樣涂覆了兩次的球軸頸被裝入一個裝配機構里，該裝配機構然后被裝入萬向球節窩殼里。雙組分塑料被注入，結果，貼在球節頭表面上的纖維編織物嵌埋在塑料里，在冷卻后，以這樣的組合形式形成了軸瓦。在該方法中，在注入塑料前還必須預先將密封波紋套的褶邊安裝在窩殼里。在塑料硬化后，萬向球節被從裝置里取出并用蓋封閉住。這種方法的缺點是裝配成本高，因而制造起來很費時間、費錢且容易產生缺陷。加裝纖維編織物所需的工序也造成了附加成本。
從DE29617276U1中也公開了尤其用于汽車萬向球節的軸瓦。DE29617276U1描述了一種按單組分方法壓力注塑包封的萬向球節，其中，軸瓦由塑料注塑而成。實際上，這種結構產生了以下問題，即當使用比較有利的塑料時，塑料或是以未加強形式而非常適于摩擦環境，但它沒有足夠高的強度，或是只有當塑料含有加強纖維時，塑料才有良好的強度性能。但加強纖維使塑料損失了其良好的摩擦學性能。一種有良好機械性能并同時有良好摩擦性能的材料可提供補救措施，但這種材料很貴。
因此，本發明的任務是提供一種用于萬向球節的軸瓦，它在保證較低材料成本的情況下具有良好的機械材料性能和摩擦學材料性能。本發明的任務在于提供一種制造本發明軸瓦的方法。
根據本發明，該任務通過按照權利要求1特征的軸瓦以及按照權利要求11特征的方法來完成。
本發明的軸瓦具有兩個組成部分，一個外層組成部分，它規定了軸瓦的摩擦學性能(涉及摩擦和摩損的性能)，以及一個在外層組成部分內的核心組成部分，它規定了軸瓦的機械性能如蠕變性能、強度、韌性及其它性能。如此有利地構成外表面，即它形成一個用于球節頭的高質量的摩擦外摩擦層并且它同時也形成在萬向球節窩殼上。在外層組成部分中有利地填充廉價的核心組成部分。這就節省了材料成本，同時由于在外摩擦層上的摩損較小而延長了萬向球節壽命，而卻幾乎不必補償材料機械性能損失。通過在一個單獨工序里提前給球軸頸附加涂上氟化塑料、潤滑層和/或其它的適用于摩擦的薄層，所以可以進一步提高軸瓦摩擦學性能并因而還要進一步延長使用壽命。
可以有利地在軸瓦上部形成一個指向外的環繞的凸緣，它與萬向球節窩殼一起形成一個環繞的槽。這樣，可以大大簡化密封波紋套的裝配，因為這種裝配由此可在任何時刻進行。
制造本發明軸瓦的方法首先把球節頭放入萬向球節窩殼里。與一個安裝上的且至少由兩部分構成的模具一起，球節頭和萬向球節窩殼形成一球窩槽，首先將第一塑料注入球窩槽里，以使球窩槽局部填充。然后，第二塑料被注入第一塑料里，以使球窩槽完全充滿。通過這種共注塑作業(夾層壓注)以及由于這兩種塑料的流動性能(膨脹流動)，第一塑料溢出球窩槽的填充部，從而使該塑料形成軸瓦的外層組成部分，而第二塑料是核心組成部分。因而，在冷卻后形成軸瓦，它有一核心和一圍繞核心的外層并具有良好的摩擦性能和機械性能。其它裝配工序原則上是不需要的。在本發明的方法中，裝配成本很低，因而裝配作業時間也比較短。
成本更低的核心組成部分也用來完全填充球窩槽，其中，外層組成部分被壓向球窩槽壁部。通過添加劑如加強纖維，抑制了在注塑過程中的塑料收縮并減小了因冷卻引起的體積變化。另外，經過加強的核心組成部分中可以加入一種膨脹物質，以便由此達到均勻的收縮而不會產生凹陷、縮孔或扭曲。
為了附加補償在冷卻過程中的塑料體積收縮，可以有利地在注塑之前和/或在注塑時和/或在注塑過程后的一段時間里用加熱裝置加熱或冷卻球軸頸和/或窩殼。加入加強纖維的操作可以因減小或避免了扭曲而被簡化。
以下，根據附圖來詳細敘述本發明的可行實施例。附圖所示為
圖1其球窩槽部分填充的萬向球節；圖2其球窩槽完全填充的圖1所示的萬向球節；
圖3制造具有平端面的萬向球節的方法變型方式；圖4圖3所示萬向球節的A-A截面；圖5通過機械成型制造萬向球節窩殼。
圖1表示一個萬向球節的橫斷面。一預制的萬向球節窩殼1被放入一個未示出的壓注模具里。球軸頸2可涂有一層適摩擦性良好的摩擦層，它這樣定位在萬向球節窩殼1里，即在球軸頸2端部上形成的球節頭3不接觸窩殼。球軸頸2、3和窩殼1通過一個可分開的模具10被密封起來并共同形成一球窩槽。所形成的球窩槽4局部填充有第一組成部分5。通過二次注入第二組成部分6而將球窩槽完全填滿(圖2)。塑料的膨脹流動使第一組成部分5作為外層組成部分地環繞插入部分流動，而第二組成部分6作為核心組成部分填充在外層組成部分內形成的空腔。在塑料冷卻后形成一個由外層組成部分和核心組成部分5、6構成的軸瓦。
作為核心組成部分的材料可以考慮使用有良好機械性能的所有熱塑性塑料。加強物例如可由纖維、云母、礦物或球體如玻璃球(高抗壓強度)等構成。
外層組成部分優選由未加強的熱塑性塑料組成，它尤其含有適合的摩擦添加劑。事實證明是有利的塑料有聚酰胺(PA)，聚甲醛(POM)，聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫(PPS)、聚醚酰亞胺(PEI)和聚砜。適合的摩擦添加劑是氟化塑料，例如象聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、全氟聚醚(PFPE)、石墨、硅油、其它摩擦添加劑或蠟。
同樣也可以考慮加入熱固性塑料。外層組成部分和核心組成部分可以由相同的塑料構成并且只通過相應改良而有區別，例如PA6.6未加強地用作外層組成部分，而PA6.6 GF60用作核心組成部分。
所有氟化塑料都可被用于可選擇地涂覆球軸頸，例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、全氟丙烯乙烷(FEP)或聚氯三氟乙烯(PCTFF)。
通過球窩槽的合適形狀，可以在軸瓦上部形成一個向外指的環繞的凸緣，它與萬向球節窩殼1一起在成型之后形成一個環繞的槽9。這個槽能用于緊固一個密封波紋套。
在圖3中示出另一可供選擇的、制造用于球節頭3的軸瓦的方法，球節頭有一個削平的頂點8，它往往是在旋轉制造球節頭時通過最后切斷原材料而形成的。為了盡管球節頭有削平的頂點但仍保證略微的可活動性而又不產生附加摩擦，一個成形沖頭7被壓到球節頭的削平頂點8上。在隨后按照本發明地填充球窩槽時，削平頂點的部位不再一起被壓力注塑并因而可以活動。澆口的位置只是舉例示出了并且可以通過注塑中已知的其它澆口位置來替代。
圖4表示圖3的一個截面A-A。為了保證防止軸瓦轉動的形狀配合連接，共同形成球窩槽的萬向球節窩殼1的內壁設有一個凹坑11，注入塑料進入此凹坑里，這樣一來，在塑料硬化后就形成一個防轉動的形狀配合連接。
由于在萬向球節工作時出現高負荷，因而有利地在球節頭上部區域里還用萬向球節窩殼材料來支承軸瓦并因而減小了萬向球節軸頸或球節頭從球節里滑脫出來的危險。為了實現球節頭的這種底切，按照圖5所示，使一個如象套筒那樣的萬向球節窩殼移到球節軸頸上，該套筒幾乎完全包圍住球節頭上部并為了裝配而成向下敞開的結構。通過一個可在注塑模本身里或者通過一個在前工序進行的機械成型，套筒狀萬向球節窩殼的下部隨著這個力或這些力F被壓縮，直到所出現的開口達到了隨后注塑所需的尺寸。或者，萬向球節窩殼在球節頭上部區域里成敞開結構并在裝入球節頭后借助力F被壓縮，這個力F可由注塑模本身或通過一個在前工序來產生。
標號表1.萬向球節窩殼；2.球軸頸；3.球節頭；4.球窩槽；5.第一組成部分；6.第二組成部分分；7.成型沖頭；8.球節頭的削平頂點；9.環繞的槽；10.由兩部分構成的模具；11.用于防轉動的凹坑；
權利要求
1.一種用于萬向球節的軸瓦，其特征在于，該軸瓦(5，6)具有由第一種材料構成的核心組成部分(6)，該核心組成部分被由第二種材料制成的外層組成部分(5)完全包圍住。
2.按權利要求1所述的軸瓦，其特征在于，該核心組成部分(6)由一種加強的熱塑性聚合物構成，其中，這種加強尤其通過纖維、云母、礦物或球如玻璃球來完成。
3.按權利要求1或2所述的軸瓦，其特征在于，該外層組成部分(5)由一種特別是未加強的熱塑性聚合物構成，例如加有適當的摩擦添加劑的聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫(PPS)、聚醚酰亞胺(PEI)或聚砜(PSU)。
4.按權利要求3所述的軸瓦，其特征在于，所述適當的摩擦添加劑為氟化塑料如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、全氟聚醚(PFPE)、石墨、硅油、其它摩擦添加劑或蠟。
5.按權利要求1-4所述的軸瓦，其特征在于，該軸瓦在上部區域的外表面上有一個環繞的槽(9)或槽段和/或凹處以便固定一密封波紋套。
6.按權利要求1-5之一所述的軸瓦，其特征在于，該軸瓦被防轉動地形狀配合固定在萬向球節窩殼里。
7.一種采用如上述權利要求之一所述軸瓦(5，6)的萬向球節。
8.按權利要求7所述的萬向球節，其特征在于，該球軸頸(2)被涂覆。
9.按權利要求7或8所述的萬向球節，其特征在于，該球軸頸(2)的涂層由氟化聚合物且尤其是聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、全氟丙烯乙烷(FEP)或聚氯三氟乙烯(PCTFF)、潤滑漆或其它適合摩擦的層構成。
10.按權利要求7-9之一所述的萬向球節，其特征在于，在裝入球節頭之后如此使萬向球節窩殼變形，即該球節頭在一個大的角度范圍里如250°-320°范圍里被萬向球節窩殼包圍住。
11.一種制造萬向球節用軸瓦(5，6)的方法，其中，在第一工序里將球節頭(3)裝入球窩槽(4)里，其特征在于，在一個隨后的工序里將第一聚合物材料(5)注入該球窩槽里，并且在又一個工序里將第二聚合物材料(6)注入第一聚合物材料里。
12.按權利要求11所述的方法，其特征在于，先注入的聚合物被用作外層組成部分，第二次注入的聚合物(6)被用作核心組成部分，其中，該外層組成部分和該核心組成部分的體積量可以任意設定，尤其是該外層組成部分的體積小于核心組成部分的體積，因而，尤其是該窩殼成薄壁狀。
13.按權利要求11或12所述的方法，其特征在于，該球窩槽(4)至少部分地或完全地由萬向球節窩殼(1)形成。
14.按權利要求11-13之一所述的方法，其特征在于，該球軸頸(2)和/或該萬向球節窩殼(1)在注塑前和/或注塑期間里和/或在注入軸瓦(5，6)用材料后一段時間被加熱或被調節到預定溫度。
全文摘要
本發明涉及用于萬向球節的軸瓦，其中，該軸瓦具有由第一材料制成的核心組成部分，核心組成部分被由第二材料制成的外層組成部分完全包圍住。
文檔編號B29L9/00GK1571889SQ03801304
公開日2005年1月26日 申請日期2003年6月16日 優先權日2002年6月17日
發明者F·布德, M·雷希蒂恩 申請人:Zf雷姆伏爾德金屬制品股份公司