用于能量引导链的疲劳强度地设计的侧板的制作方法

1.一般性地，本发明涉及一种用于能量引导链的侧板。能量引导链用于在两个可相对运动的接头位置之间动态地和受保护地导向如软管、线缆或者诸如此类的柔性的管线。能量引导链由链环制造，所述链环典型地各包括两个对置的侧板，所述侧板通过一个横向接片或者两个对置的横向接片相互固定地或者可松脱地连接。这种类型的侧板的板体具有两个分别用于与邻接的板的对应的交叠区域可摆动地或者铰接地连接的交叠区域并且具有在所述交叠区域之间的中间区域。


背景技术：

2.具有下述侧板的能量引导链被证明是合适的：所述侧板具有一体的、由塑料制成的面式板体。由塑料制成的侧板尤其实现与金属板相比明显的重量减小。
3.通常使用两种类型的塑料侧板：互补的内板和外板，所述内板和外板在纵方向上交替地相互连接成为板索(例如在wo 95/04231 a1中所说明)，然而或者在俯视图中凸肩形的侧板(例如在de 3 531 066 c2或者us 4,813,224 a中所说明)。两种板类型能够分别成本便宜地用注塑技术制造。
4.在两种类型中，侧板分别在交叠区域和/或中间区域处、分别在外部面的两个部分区域之间具有一定数量的横截面过渡部，因为它们取决于功能地相对彼此成一角度地、尤其垂直地存在或者说伸展。
5.常见的实践是，这些横截面过渡部中的某些倒圆地制造，尤其用于避免锐边的过渡部或者磨钝所述边。例如将从大的侧面到窄侧的过渡部倒圆，例如以避免干扰边，或者使摆动栓的自由端侧端部倒圆，以使组装变容易。横截面过渡部的倒圆典型地作为具有以四分之一圆弧形式的小半径的径向过渡部实现，所述四分之一圆弧相对于所述部分面对称地设置。
6.不论构造形式，侧板在能量引导链运行时、尤其在大的导向长度或者移动行程和/或高的速度的情况下承受非常大的力。这样的力尤其通过对于运动所需的拉力传递而出现，但是，例如在悬挑的应用(具有自承载式地间隔开地在下部段上方的上部段)中或者在链条部段之间的转向弧中例如也在用于限界摆动角的止挡部处出现。在此，侧板的应力或者负荷由于运动的部段的来回移动而基本上动态地并且常常以高的节奏重复、在大多数情况下是周期性的。在这样的情况下，存在着由于负荷变换引起的疲劳损坏的提高的危险。
7.在实践中，疲劳薄弱处在大多数情况下通过具有在侧板的关键区域中适当地提高的壁厚度或者说材料厚度的抗疲劳设计来消除。然而，这导致较高的材料成本和能量链的较高的自重。这种解决途径不是最优的，也因为在运行时要传递的力随着重力而增加。
8.前面提到的径向过渡部或者还有例如倒圆地连接的线段作为横截面过渡部能够(尽管在这方面迄今为止少有地使用)在理论上在负荷接收区域处引起在板体中的应力峰值或者缺口应力的一定的减小并且因此减小疲劳损坏的危险。
9.如在申请人的实验室中的长时间试验表明，侧板也会在常规的倒圆的横截面过渡
部处在高的极限数的负荷变换之后可能由于残留的缺口效应或者材料应力而发生故障。这也在负荷远在静态强度或者负荷能力以下的情况下发生并且部分地在力流中在其它的锐边过渡部之前发生故障。因此，通常的圆半径过渡部看起来不是最优的。


技术实现要素：

10.因此，本发明的第一任务在于，在没有超尺寸或者需要由附加的材料实现更牢固的设计的情况下扩展于能量引导链的这类塑料侧板，使得所述塑料侧板仍具有提高的疲劳强度(英语，fatigue strength)。此外，应开放用于通过降低在侧板中的壁厚度或者塑料质量引起的在更大程度上的重量节省的可能性。
11.根据本发明，为此将特别地成形的横截面过渡部设置在板体的至少一个既定地用于负荷接收并且被确定为关键性的、具有第一和第二部分面的区域上，或者设置在交叠区域上、中间区域上，或者设置在交叠区域和中间区域之间的过渡部上。为此提出：所选择的这个横截面过渡部由具有特别走向的、包络的过渡部曲线定义，其中，横截面过渡部的横截面面积沿着过渡部曲线从起点到终点持续地减小，尤其单调递减(在相应的曲线函数的意义下)。过渡部曲线的根据本发明的走向设定为，过渡部曲线的在第一部分面中或者在其上的所选择的起点位于到第一部分面与第二部分面的假想的截交线的间距a内，对于所述起点，在第二部分面中或者在其上的曲线终点位于到该截交线预先给定的、较大的间距z内，即具有1.7
·
a≤z≤4.0
·
a、尤其具有2.3
·
a≤z≤3.4
·
a的间距z内。
12.简短地理解，即在横截面中的过渡部相应于单调递减的曲线构型，所述曲线根据本发明选择或者构造为使得所述曲线到两个邻接的面的截交线的终点间距z比其相应的起点间距a明显更大，即，尤其在1.7≤z/a≤4.0的范围内。
13.在疲劳损坏、尤其由取决于力流的局部的应力集中或者应力峰值方面，这类的横截面过渡部比常规地设置的四分之一圆倒圆半径明显更有益。所述横截面过渡部能够按比例缩放地与任意的安装空间或者边缘条件相匹配。在平的面中，截交线(相对于所述截交线考虑起点和终点的间距)相当于相交直线。而在其它的面对(例如，具有柱形的摆动栓面或者在板平面内曲线状的过渡面)中，截交线不是直线。包络的过渡部曲线优选沿着横截面过渡部至少局部地或者在大多数情况下保持不变，也就是说，对横截面过渡部的外面的包络线或者包络曲线。
14.被证明特别有益的是，过渡曲线在函数分析的意义下或者在数学上相当于平滑的或者无级的并且严格单调递减的曲线。曲率半径能够至少局部地沿着曲线是恒定的。也能够使用局部地或者完全地曲率稳定的曲线，该曲线具有在1.7≤z/a≤4.0的比例关系范围内的起点间距a和终点间距z。
15.根据一个独立的方面，不考虑间距比例关系z/a，本发明也涉及一种由过渡部曲线定义的横截面过渡部，所述过渡部曲线平滑地(无级地)并且严格单调递减并且特征在于其对于力流有关的、沿着其走向的曲线切线或者曲线斜度(或者第一导数或者说微分系数)的特别的特性。根据本发明，选择下述过渡部曲线：所述过渡部曲线在起点(在极端考虑时)处的曲线切线与第一面以大约45
°
/
‑
10
°
、尤其 /
‑5°
的角度相交并且所述过渡部曲线沿着曲线走向的曲线切线累进地或者说单调地在平行于第二面的方向上转动并且在终点处优选位于几乎( /
‑
10
°
、优选 /
‑5°
)或者在技术上平行于第二面放置。
16.过渡部曲线能够包括多个连续地过渡到彼此的、例如直的区段，所述区段例如根据适合于减缓缺口应力的方法构造。
17.在根据本发明的横截面过渡部上的动态负荷的情况下的裂纹的风险借助所提出的过渡部轮廓明显地降低。如从金属材料用户已知，这样的裂纹在相对更易弯曲的聚合物塑料的情况下会在负荷变换的情况下出现并且增长直至残余断裂。与之相应地，使用根据本发明地成形的横截面过渡部在没有附加的材料花费的情况下实现制造疲劳强度地设计的侧板。尤其是，相对于侧板的现有的构型，也能够通过避免或者有针对性地消除不必要的超尺寸的方式实现材料节省。
18.尤其在用于仅单侧地交叠的某些侧板、如互补的内板和外板然而或是凸肩形的板的情况下，根据经验，关键性的区域位于下述地方：在那里，力从主要在板主平面内延伸的区域流到主要与其垂直地延伸的区域中。优选地，过渡部曲线因此以其起点置于垂直于侧板的主平面的第一部分面上或者在其中的，并且相应地终点置于平行于板体的主平面的第二部分面中。本发明基本上能够使用在侧板的所有在由负荷变换引起的疲劳损坏方面关键性的过渡部上。然而，试验显示出两个特别易受影响的位置，通过所述位置能够实现值得一提的材料节省。
19.在疲劳故障方面关键性的第一位置位于交叠区域和典型地更厚的中间区域之间的过渡部上，也就是说，在一种优选的实施方式中，具有起点的第一部分面位于中间区域上并且具有终点的第二部分面位于交叠区域上。在此，即，横截面过渡部尤其能够设置在该交叠区域的较小的壁厚度和中间区域的较大的壁厚度之间的过渡部上。相应地，能够在侧板的端侧端部处设置相对应的匹配的轮廓，以确保所要求的运动间隙。
20.尤其在长链的情况下和在能量引导链的携动件侧的第一个三分之一内，通过侧板传递大的力(即，交替的拉力和推力)。由于交叠区域的壁厚度跳跃和/或侧向错位，到中间区域的两个过渡部在此承受明显的负荷。
21.在疲劳故障方面关键性的第二位置位于止挡凹处或者说止挡凹槽中，所述止挡凹处或者说止挡凹槽构成用于直接邻接或者交叠的板的对应的止挡突出部的对应止挡件。止挡突出部配合到止挡凹槽中，以典型地在两个摆动方向上限界摆动角。如试验表明地，到止挡凹槽中的底板过渡部尤其在长的悬挑的能量引导链的情况下具有提高的断裂风险。与之相应地，此外特别有利的是，具有起点的第一部分面构成在交叠区域中的止挡凹槽的起止挡作用的止挡面，其中，具有终点的第二部分面构成在单侧结束所述止挡凹槽的底部壁。在此，与在所属的止挡突出部上的对应的过渡部曲线的相互作用是有利的，从而在止挡突出部处也降低应力集中或者应力峰值或者实现材料节省。
22.此外，横截面过渡部的所提出的轮廓也能够用在侧板的其它进行力传递的区域上、例如用在侧板的链节连接处。因此，另一实施方式设置：具有起点的第一部分面位于交叠区域中的摆动栓上，并且具有终点的第二部分面位于侧壁区域上，摆动栓从所述侧壁区域突出，其中，摆动栓用于链节连接并且在运行时承受垂直于摆动轴线的大的力。相应地共轭的轮廓也能够设置在对应的栓接收部上，然而在这里，根据侧板的结构类型不一定出现横向力。
23.此外，在材料凹进部上设置所提出的过渡部曲线位于本发明的框架下，所述过渡部曲线例如用于重量降低和/或类似于减负荷缺口地用于在板体中的应力集中或者应力峰
值的降低。在此，具有起点的第一部分面能够位于板体的外面上，并且具有终点的第二部分面能够位于材料凹进部中。横截面过渡部为了使应力集中最小化的目的而与这类的材料凹进部的组合允许在没有关键性的稳定性损失的情况下的重量降低和/或在侧板中的力流的优化、尤其在当材料凹进部以减负荷缺口的方式起作用时缺口应力的下降。
24.自然可行的是根据本发明的横截面过渡部在前面提到的面过渡部中的仅一个上或者但是累积地在所述面过渡部中的多个上使用。在板体的另外的区域上，横截面过渡部的有利的使用也位于本发明的框架下。
25.在计算机辅助的产品开发中特别简单地付诸实施但是有益的过渡部曲线相当于一圆弧段、尤其45
°
圆弧段，也就是说，“八分之一圆”。在此，具有合适的恒定半径的过渡部曲线优选设置为使得所述终点位于到截交线的间距z内，所述间距具有2.2
·
a≤z≤2.6
·
a，并且用于圆弧段的结构圆(如密切圆或者曲率圆)与第二面相切地设置。过渡部曲线的与第二面相切的结构圆尤其能够以对于比例关系z/a＝2.5合适的半径相切地设置到第二面上。所希望的比例关系z/a确定圆弧段的要求的半径。同样可行的是，使用其它的合适的曲线形状，所述其它的合适的曲线形状例如以相对于以上所构造的45
°
圆弧段在两个两侧的等距离或者平行曲线之间以到45
°
圆弧段间距d＝0.1
·
a伸展，其中，z/a＝大约2.5。
26.下述过渡部曲线是优选的：所述过渡部曲线相应于至少在曲线的起点和终点之间平滑地和严格单调递减的函数，因为由此能够在起点和终点之间避免所有跳跃或者剩余边。对此，例如三角函数、尤其正切函数是合适的。
27.在板体的外部的第一部分面和外部的第二部分面之间的角度能够沿着横截面过渡部保持不变地为90
°
，然而，横截面过渡部也能够设置在具有相对彼此的其它的角度的面上，其中，主要是在接近90
°
(必要是也在45
°
≤α≤135
°
的范围内)的角度的情况下实现有利的作用。
28.在进行力传递的区域中存在着基本上相对彼此垂直的面的情况下，应力集中的问题突显出来。在这样的面中能够设置：过渡部曲线在起始区段中的走向在起点处具有切线(由导数或者微分系数确定或者作为曲线斜度)，所述切线与第一部分面以大约45
°
/
‑5°
的角度相交。在横截面过渡部之间的这个截交线上，必要时，轻微的棱可能残留或者也能够通过倒圆避免。此外基本上有利的是，选择过渡部曲线的走向，使得所述过渡部曲线在端部区段中在终点处在其曲线切线方面看相对于第二部分面基本上平行地、必要时 /
‑5°
放置并且理想地恰好位于所述第二部分面中，这例如通过上述的45
°
圆弧段(其中，z/a＝2.5)在结构上简单地实现。
29.基本上，所述至少一个横截面过渡部关于第一和第二面的角平分线不对称，因为相关的负荷主要或者在大多数情况下是单轴的。
30.因此，当具有过渡部曲线的终点的第二部分面在既定的负荷情况下、至少在两种交替的负荷情况中的一种中以拉力负荷时，设置横截面过渡部是特别有利的，也就是说，在板体的传递拉力的区域中设置横截面过渡部。
31.当横截面过渡部与板体一体地由热塑性塑料尤其用注塑工艺制造时，横截面过渡部能够通过成形工具的合适的构型容易地并且没有特别的花费地也以非常高的件数实现。所述横街面过渡部能够在没有各种例如切削的再加工的情况下实现。
32.本发明涉及内板、外板或者凸肩形的板，尤其一体的塑料板，所述一体的塑料板具
有至少一个所提出的横截面过渡部。与之相应地，本发明也涉及能量引导链的具有两个这样的侧板的链环和由此构造的总体的能量引导链。
附图说明
33.在不限制保护范围的情况下从根据附图对优选的实施例的随后的详尽的说明得知本发明的另外的特征和优点。所述特征和优点纯示例性地示出：
34.图1a
‑
1e：在背离链条内部的外侧的侧视图中(图1a)、在根据截线a
‑
a的纵截面中(图1b)、在放大的部分截面d中(图1d)、在立体视图中(图1c)和在根据图1a的截线b
‑
b的放大的部分横截面中(图1e)的根据第一实施方式的、凸肩形的侧板的视图；
35.图2：例如在图1d和图1e中示出的横截面过渡部的过渡部曲线的强烈地放大的曲线示图；和
36.图3：从外侧示出内板的立体视图(图3a)和从内侧示出外板的立体视图(图3b)。
具体实施方式
37.图1a
‑
1e示出凸肩形的侧板10，所述凸肩形的侧板作为一体的板体由塑料用注塑工艺制造。侧板10具有两个面式的、侧向错开的交叠区域11a，11b和在一半的链条分度长度上的中间区域12。中间区域12与交叠区域11a，11b相比具有更大的壁厚度。第一交叠区域11a具有用于与待连接的结构相同的侧板10的相配的链节栓14可摆动地配合的链节接收部13。链节栓14在外侧在对置的第二交叠区域11b处突出。分别等同地定尺寸的止挡凹处15a，15b作为在板体中的凹槽设置在交叠区域11a，11b的圆弧形的端部区域上。分别邻接的侧板10的每个相配的止挡突出部16a，16b配合到每个止挡凹处15a，15b中，以便将围绕柱形的链节栓14的摆动轴线的相对的摆动角限制在所希望的范围上。这通过止挡突出部16a，16b在互补的止挡凹处15a，15b中的止挡进行。例如侧板10的用于横向接片的紧固突出部未示出。此外，侧板10也能够是一件式地制造的链环的组成部分，该链环具有对置的、与侧板10成镜像并且除此之外结构相同的侧板。
38.中间区域12在侧板10的纵方向上在两侧由围绕相应的摆动轴线大致圆弧状地伸展的相应的端面f11，f12限界，所述端面垂直于板主平面h(图1d)。向外凸肩形的交叠区域11a的内侧构成平的面f21，并且向内凸肩形的交叠区域11b的外侧构成另外的平的面f21。面f21，f22平行并且相对于板主平面h具有活动间隙地轻微地侧向错开放置，也就是说，面f21，f22垂直于端面f11，f12。第一交叠区域11a的面f21和中间区域12的端面f11通过横截面过渡部q1连接。第二交叠区域11b的面f22和中间区域12的另外的端面f12通过横截面过渡部q2连接。横截面过渡部q1，q2的横截面形廓相同地相应于例如在图2中更详尽地示出的过渡部曲线c成形，其具有到端面f11，f12的较短的腿和到侧向的面f21，f22的较长的腿。
39.图1e示出另外的横截面过渡部q3，该另外的横截面过渡部的形廓由图2的过渡部曲线c定义。横截面过渡部q3跨接作为在交叠区域11b中的止挡凹处15b的边缘的、起止挡作用的止挡面f31和在单侧、在图1e中朝向链条内部结束所述止挡凹处15b的底部壁，该底部壁与其余的交叠区域11b相比具有相对小的壁厚或者厚度。在两个止挡凹处15a，15b中在两侧、分别在作为用于止挡突出部16a，16b的对应止挡件使用的止挡面上设置有相同地构型的横截面过渡部q3。可选地，替代倒圆的棱边地，能够在每个止挡突出部16a，16b上设置与
横截面过渡部q3互补的横截面过渡部(未示出)。
40.根据过渡部曲线c的横截面过渡部q1，q2，q3在疲劳损坏、尤其在侧板10的板体的相应的区域中取决于力流的局部应力集中或者应力峰值方面优化，因为这些区域必须承受住持续的负荷变换和/或大的力。横截面过渡部q1，q2或q3允许板体的材料厚度降低或者止挡凹处15a，15b的底部壁在更大的程度上的降低或者在材料厚度保持不变的情况下引起侧板10的邻接区域的提高的疲劳强度(对抗重复的负荷变换的强度)。
41.此外，交叠区域11a，11b和中间区域12在应力峰值方面非关键性的另外的区域上具有横截面过渡部，所述横截面过渡部作为折线的棱边或者按常规地以相应于四分之一圆的半径倒圆。这里，示例性地，对于交叠区域11a，11b的侧向的面f21，f22到侧板10的上方的和下方的窄侧的过渡部(图1c)或者对于端面f11，f12到侧板的外部的侧向面(图1d)示出常规的半径倒圆。
42.在图2中示出用于横截面过渡部q1，q2或者q3的构造的优选的过渡部曲线c，其中，过渡部曲线c可按大小比例关系分别按比例缩放地设计。如在图2中可见，过渡部曲线c在部分面f11，f21，f31上的起点pa分别具有到第一部分面与第二部分面f12，f22，f32的截交线的间距a(这里，由于垂直的部分面而是垂直的)，并且过渡部曲线c在第二部分面f12，f22，f32上的终点pz具有到两个部分面的截交线的间距z(在这里，垂直于部分面f11，f21，f31)。在图2中，终点pz的间距z为大约z＝2.5
·
a并且过渡部曲线c为45
°
圆弧段，所述45
°
圆弧段的半径r对于所想要的间距a选择为使得构成所述圆弧段的圆恰好在z＝2.5
·
a时切向地碰到第二部分面f12，f22，f32或者说仅在点pz处触及所述第二部分面。因此，同时实现，横截面过渡部q1，q2或者q3的横截面面积沿着过渡部曲线c从起点pa至终点pz持续地减小，在这里，根据严格地单调递减的曲线减小。优选地，过渡部曲线c这样选择，使得遵循2.3
·
a≤z≤3.4
·
a，特别优选2.2
·
a≤z≤2.6
·
a。也能够设想其它函数、尤其在没有保持不变的曲率半径的情况下的其它函数，例如正切曲线(未示出)如tangens(x)，其中x＝0至x(pz)和1.25≤x(pz)≤1.4，或者这样设置，使得z/a≈3.4并且曲线在pa处大约以45
°
与第一部分面f11，f21，f31相交。后者尤其可设想用于垂直的面的过渡部(如在图1a
‑
1e中这样)。也能够设想其它的三角函数或者设想例如椭圆段，只要曲线切线沿着曲线走向连续地、优选严格单调地在平行于第二部分面f12，f22，f32的方向上转动。
43.对于力流的优化有益的过渡部曲线在两个两侧的等距离或者平行曲线之间到45
°
圆弧段以间距d＝0.1
·
a伸展(其中，z/a＝大约2.5)。在考虑极限值时，过渡部曲线c在起点pa处具有切线，该切线与第一部分面f11，f21，f31大致以大约45
°
/
‑5°
的角度相交，其中，为了结构简化，在该位置处的剩余棱边能够作为非关键性的而保持原状。
44.图3a
‑
3b示出具有内板30a以及外板30b的第二实施例。内板30a具有第二交叠区域31a，31b和中间区域32a地一体地由塑料制造。在注塑步骤中，外板30b也一体地制造与两个交叠区域31c，31d和中间区域32b。内板30a和外板30b分别关于它们的高度中间平面对称并且根据链节接收部33(在这里，在内板30a上)和链节栓34(在这里，在外板30b上)以交替的顺序可摆动地相互连接成为索。内板30a在外侧具有四个围绕摆动轴线旋转对称地分布并且相同地成形的止挡凹处35a，35b，35c，35d。为了相配地配合到所述止挡凹处中，外板30b在内部具有四个突出的为了摆动角限界目的的止挡突出部36a，36b，36c，36d。
45.类似于图1d的原理地，根据图3a，内板30a的中间区域32a的端面f11也通过横截面
过渡部q1过渡到交叠区域31a，31b的垂直于端面f11的侧向的面f21中。横截面过渡部q1相应地按比例缩放地、根据图2的过渡部曲线c实施。相应地类似地，端面f12从外板30b的中间区域32b(图3b)通过横截面过渡部q1过渡到交叠区域31c，31d的侧向的面f21中，以便在这个关键性的区域中减小疲劳断裂风险。
46.不同于图1a
‑
1e地，为了降低缺口应力，在这里，外板30b在止挡突出部36a，36b，36c，36d处具有另外的根据本发明的横截面过渡部q4。横截面过渡部q4分别在止挡突出部36a，36b，36c，36d的基底上环绕并且与图2的按比例缩放的过渡部曲线c相符合。相应于图1e的横截面过渡部必要时也能够用在止挡凹处35a，35b，35c，35d中。
47.此外，图3a
‑
3b示出在内板30a的中间区域32a上在外部的两个材料凹进部37a以及在外板30b中的分别四个另外的旋转对称地布置并且相同地构型的材料凹进部37b。按根据图2的过渡部曲线c的、根据本发明的横截面过渡部q5用于向内到这些材料凹进部37a，37b中的过渡部的应用实现了在内板30a和外板30b的板体中更好的材料利用并且因此同时实现了每个板的构件质量或者所需要的塑料量的明显的降低，这降低材料成本并且能够提高注塑机的生产节拍。
48.最后，在能量引导链的其它的本身已知并且部分地在这里未示出的特征方面，为了缩减，参阅de 3 531 066 c2(具有凸肩形的板)或者wo 95/04231 a1(具有内板/外板)。随后，术语“内部”和“外部”可参照在能量引导链的链环中用于管线的接收空间来理解。
49.附图标记列表
50.图1a
‑
1e
51.10 侧板(有凸肩形)
52.11a，11b 交叠区域
53.12 中间区域
54.13 链节接收部
55.14 链节栓
56.15a，15b 止挡凹处
57.16a，16b 止挡突出部
58.f11，f21，f31 第一部分面
59.f12，f22，f32 第二部分面
60.h 板主平面
61.q1，q2，q3 横截面过渡部
62.图2
63.c 过渡部曲线
64.pa 起点(过渡部曲线)
65.pz 终点(过渡部曲线)
66.r 半径(45
°
圆弧段)
67.图3a
‑
3b
68.30a 内板
69.30b 外板
70.31a，31b 交叠区域(内板)
71.31c，31d 交叠区域(外板)
72.32a，32b 中间区域
73.33 链节接收部
74.34 链节栓
75.35a，35b，35c，35d 止挡凹处
76.36a，36b，36c，36d 止挡突出部
77.37a，37b 材料凹进部
78.f11，f21 第一部分面
79.f12，f22 第二部分面
80.q1，q2，q4，q5 横截面过渡部