CN101300430A - 活节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有同步球节(1)的活节装置,所述同步球节建构为对向轨道式节,并具有内毂(4)和外毂(7),所述内毂具有第一内沟道(16)和第二内沟道(17),所述外毂的内表面中布置有围绕外轮毂轴线交替分布的第一外沟道(20)和第二外沟道(21)。此外,所述活节装置还具有移动单元(12),所述移动单元建构为带有彼此平行延伸的内滚道(28)和外滚道(29)的滚动体导向装置,所述移动单元构造为可以沿一纵轴线(9)移动运动的、引起转矩传递的、具有彼此平行地延伸的内滚道(28)和外滚道(29)的滚动体导向装置。

Description

活节装置
技术领域
本发明涉及一种带有同步球节和移动单元的活节装置,同步球节建构为具有驱动侧端部和从动侧端部的对向轨道式节(Gegenbahngelenk),并具有内毂、外毂和环形保持架,内毂具有第一内沟道和第二内沟道,外毂的内表面布置有围绕外毂轴交替分布的第一外沟道和第二外沟道,其中,第一内沟道位于第一外沟道的对面,第二内沟道位于第二外沟道的对面,从而分别构成沟道对,环形保持架布置在内毂和外毂之间,并安装在内毂上,环形保持架具有多个窗,嵌在沟道中、并用于传递转矩的滚珠安装在这些窗中,所述移动单元构造为可以沿一纵轴线移动运动的、引起转矩传递的、具有彼此平行地延伸的内滚道和外滚道的滚动体导向装置。
背景技术
DE 198 31 016 C2中公开过这种活节装置。这种活节装置的移动单元布置在活节内部,因此,移动单元的内滚道建构在轴颈或类似部件上,移动单元的外滚道则设置在近似呈套筒状的内毂的内表面。由于这种已知活节装置的活节保持架具有一个空心球状的保持架内表面,活节保持架通过这个保持架内表面在内毂的球状外表面上被导向,因此,内毂的制备难度和复杂度都非常大。在此情况下,须以较高的精度将用于移动单元的外滚道构造在内毂的内表面中以及第一、第二内沟道及保持架导向面构造在内毂的外表面中。
为了减小这种活节装置的内毂的制备难度,DE 199 11 111 C1所提出的解决方案是在轴向上将移动单元和活节前后设置在一个轴或移动轴颈上。但这样会明显增大这种活节装置在轴向上所需的安装空间,这在部分应用领域会带来不利之处。
DE 102 48 372 A1中公开过一种对向轨道式节,这种对向轨道式节具有内毂和外毂,内毂和外毂之间安装有基本为环形的保持架。内毂和外毂中均构造有成对配置的沟道,由保持架接收的滚珠可移动地保持在这些沟道中。其中,内毂和外毂彼此对应的沟道对的轨道底部交替地从对向轨道式节的第一端部朝第二端部以及从第二端部朝第一端部彼此靠近。内毂包括两个在安装完毕状态下彼此爪式地啮合的元件,这两个元件基本以前后布置的方式位于内毂轴线上,其中,第一元件具有第一内沟道,第二元件具有第二内沟道。
这种已知活节的保持架在外毂中被导向。为此必须将布置在外沟道之间的连接部分建构为保持架导向面。在部分特殊的应用领域,这种将保持架导向面和外沟道以较高精度建构在外毂内表面的方案会加大活节的制备难度。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种活节装置,这种活节装置对轴向的空间需求不大,且能以简单及低成本的方式进行制备。
根据本发明,这个目的通过根据权利要求1所述的活节装置而达成。在开篇所述类型的活节装置中,移动单元的内滚道优选建构在外毂的外表面中。换言之就是,根据本发明的这种活节装置建构方案,移动单元围作用着活节,活节布置在移动单元内部。其中,移动单元的内滚道和活节的外沟道均设置在活节的外毂中。这种活节装置的内毂可更简单地制造,因为内毂上只需建构第一和第二内沟道以及用于导引活节保持架的面。此外,采取这种建构方式的活节装置还特别紧凑,因而也适合用作汽车万向轴上的组件。
在此,内沟道以围绕内毂轴线交替分布的方式布置在内毂的外表面,其中,本发明的内毂包括至少两个在安装完毕状态下彼此爪式地啮合的元件,这两个元件基本以前后布置的方式位于内毂轴线上,其中,第一元件具有第一内沟道,第二元件具有第二内沟道。这可以简化本发明的活节的安装,因为在此情况下,可以简单地将保持架***或摆入外毂中。在这个位置上,可将全部滚珠安装到保持架及外沟道的窗中,并用例如润滑脂将它们保持在此处。随后就可从活节相对的两端部将内毂的这两个元件***外毂和保持架中,并使它们彼此相连接。这样就无需再通过过度弯曲活节来将滚珠逐个安装到保持架的窗中。
为了简单地将内毂的所述两个元件***保持架中,根据本发明的一种优选实施方式,活节保持架在其内表面具有自从动侧端部朝驱动侧端部起朝着驱动侧端部无侧凹地(hinterschnittfrei)延伸的第一导入面以及从驱动侧端部朝从动侧端部无侧凹地延伸的第二导入面,这些导入面所采取的建构方式使得可以从相对的两端部将内毂彼此爪式地啮合的元件***保持架,并使其在保持架中彼此相连接。
为能在同步球节处于静止状态时使同步球节的保持架和滚珠对中,内毂的所述两个元件优选具有与第一和第二内沟道邻接的第一和第二保持架对中面,这些保持架对中面用于导向第一和第二导向面,该第一和第二导向面与导入面邻接地设置在保持架的内毂上。
根据本发明的一种改进方案,内毂的所述两个在安装完毕状态下彼此爪式地啮合的元件分别由一个带有壳状突出部的圆柱形区段构成,这些壳状突出部分别构成一内沟道和一些保持架对中面。内毂的所述两个元件的圆柱形区段优选基本上前后相继地位于内毂轴线上。为能使这两个元件能彼此爪式地啮合,根据其中一个元件上的壳状突出部的尺寸和轮廓,另一个元件上设置有相应建构的凹槽。因此,共同构成内毂的这两个元件在切向上形锁合地彼此接触。
通过下述方案可进一步简化本发明的活节装置的活节的安装,即:保持架具有一个为局部球面的外表面,这个外表面在窗的区域中经过平整处理,从而使得保持架的外径小于等于外毂的内径。这样就可以与外毂同轴地将保持架***外毂中,而无需摆动保持架。
如果将构成内毂的这两个元件旋接在一起,就可在轴向上确保这两个元件之间的良好连接。为此,例如给构成内毂的这两个元件中的其中一个元件配备中心通孔,为另一个元件则具有与这个通孔同轴的螺纹孔。借此可通过螺栓实现这两个元件之间的连接。
根据本发明的一种优选实施方式,内毂的两个元件和/或在其中构建有移动单元的内滚道和活节的外沟道的外毂是无切削地制成的实心成形件(Massivumformteile)。根据本发明,保持架也可通过这种方式制备而成。这使得可以极高的精度地制造这些组件。在此情况下,可通过例如冲压工序以较高的精度和稳定的质量构造出沟道和所述两个元件的彼此邻接的突出部和凹槽。原则上也可在切削加工过程中实施各个加工步骤,例如用于两个元件彼此连接的通孔和螺纹孔的加工。对于小批量生产而言,通过一次成形(Urformen)或一个切削加工过程制备内毂的两个元件和/或外毂,也是合理方案。
如果活节的外毂和内毂中的沟道数量均为六,就可使活节装置具有特别紧凑的结构。但也可为本发明的活节装置的活节构造四个、八个或八个以上的沟道对。活节的沟道对的数目优选与移动单元的滚道对的数目相同。在此情况下,根据本发明的一种特别优选的实施方式,外毂所采取的建构方式使得移动单元的内滚道分别布置在活节的一个第一外沟道和一个第二外沟道之间。借此可使外毂具有特别均匀的壁厚分布。这在外毂的成形和硬化过程中都能带来优点。
本发明的活节装置的同步球节可以是内毂与外毂之间的最大弯曲角度约为±24°的小角活节。但是,活节的建构方式还可以实现内毂与外毂之间例如约为±40°的较大弯曲角度。因此,活节装置也可以用在半轴中,作为适用于较大弯曲角的转向节。
移动单元的每个滚道对中均优选设置有至少两个滚珠,这些滚珠被接收在可沿轴向移动的外保持架中。通过在外保持架中安装两个滚珠,可有效避免移动单元发生翻转或倾斜。如果在转矩传递方面存在这样的需要,也可在移动单元中设置更多数量的滚珠。
为避免滚珠从移动单元中脱落,以及为了对移动单元的最大移动距离进行限制,对滚珠和/或外保持架优选配置有相应的止档机构或诸如此类的机构。就这一点而言,可以例如在外毂上设置伸出到移动单元的内滚道中的突出部,通过该突出部对滚珠的移动距离进行限制。如果一个滚珠在滚道中的两个接触点之间的距离与一个滚道对中的两个相邻滚珠之间的距离之比至少为1∶3,就可特别有效地防止移动单元发生相对于活节的翻转。通过例如1∶4或1∶5的比例可更好地防止移动单元发生翻转。其中,滚道中的滚珠之间的所述距离确定为滚珠中心之间的距离。
移动单元的外滚道可建构在一个用管材或薄板圆片坯料(Blechronde)经成形加工而成的套筒或钟形壳中,该套筒或钟形壳优选与用于轴或轴颈的连接件相连结和/或配设有用于轴或轴颈的连接件。本发明的活节装置特别适合安装于用作汽车驱动轴的纵轴或半轴中,此外,本发明的活节装置因其紧凑的尺寸也可作为组件进行预安装。
附图说明
下面借助实施例和附图对本发明的改进方案、优点和用途作进一步说明,下文所说明的和/或附图所示的所有特征,无论权利要求或在权利要求的溯及适用中对其做出何种概括,这些特征自身或其任何一种组合均为本发明的对象,其中:
图1为本发明的活节装置的剖面图;
图2为图1所示的活节装置沿直线B-B截取的剖面图;
图3为图1的局部放大详图;以及
图4为带有本发明活节装置的半轴的剖面图。
具体实施方式
各附图所示的活节装置的同步球节1具有第一驱动侧端部2和第二从动侧端部3,其中,“驱动侧”和“从动侧”这两个概念在此纯粹是示范性地用于更清楚地区分上述两个端部。当然,这两个端部都可以以相同的方式连接在驱动组件或待驱动组件上。
同步球节1以已知方式具有内毂4、配有滚珠6的(活节)保持架5和外毂7。其中,滚珠6安装在保持架的窗8中。
如图1和图2所示,内毂4两件式构成。第一元件10和第二元件11基本上前后相继地布置在中央内毂轴线9上。共同构成内毂4的这两个元件10和11交替地配设有彼此爪式地啮合的突出部和凹槽。其中,两个元件的突出部在切向上形锁合地相接触。突出部和凹槽均可以分度圆形地构成。
此外,活节装置还配设有一个围作用着同步球节1的移动单元12。移动单元12包括多个滚珠13和一个钟形壳15,这些滚珠13在外保持架14的窗中被导向,钟形壳15围作用着移动单元12的滚珠13及同步球节1。
内毂4的第一元件10的各突出部中分别建构有一个第一内沟道16,内毂4的第二元件11的各个突出部中则建构有第二内沟道17。其中,第一内沟道16从驱动侧端部2朝从动侧端部3无侧凹地延伸。它们的轨道底部靠近内毂轴9。与此相反,第二内沟道17自从动侧端部3朝驱动侧端部2无侧凹地延伸,这些第二内沟道的轨道底部靠近内毂轴9。内毂4的突出部上建构有与内沟道16、17邻接的第一和第二保持架对中面18。这些保持架对中面18共同构成一个局部球面,借助于这个球面,保持架5在内毂4上被导向。尤其是如图2所示,构成内毂4的两个元件10和11在轴向上通过螺旋连接彼此相连接,这一螺旋连接通过螺栓19而实现。
外毂7是单件式套筒形组件,当同步球节处于展开位置时,外毂的轴线与内毂4的内毂轴线9重合。外毂7的内表面中建构有第一和第二外沟道20和21,这些外沟道围绕外毂轴线规则且交替地布置。当同步球节1处于安装完毕状态时,内毂4的第一内沟道16位于外毂7的第一外沟道20的对面,第二内沟道17位于第二外沟道21的对面,从它们分别构成沟道对。在这些沟道对的每一对中均有一个由保持架5保持的滚珠6被导向。其中,外毂7的第一外沟道20从驱动侧端部2朝从动侧端部3无侧凹地延伸,其轨道底部远离外毂轴线。与此相反,第二外沟道21自从动侧端部3朝驱动侧端部2无侧凹地延伸,其轨道底部同样远离外毂轴线。
如图4所示,为了与同步球节1相连,内毂4的第二元件11与轴颈22构造成一体。作为替代方案,也可将内毂4的第二元件11建构为例如具有内廓型的套筒。在图2所示的实施方式中,移动单元12的钟形壳15与具有内廓型的套筒23相连接,这个套筒内可***具有相应廓型、用于传递转矩的轴端部。作为替代方案,钟形壳15也可配有其他任意类型的连接机构或与其他任意类型的连接机构相连接。
在所示实施方式中,(活节)保持架5由一个封闭的单件式的环形件构成,这个环形件上设置有多个保持架窗8。保持架5的内表面上设置有自从动侧端部3起朝着驱动侧端部2无侧凹地延伸的第一导入面24以及从驱动侧端部2起朝着从动侧端部3无侧凹地延伸的第二导入面25。在所示实施方式中,导入面24和25建构为至少近似地轴向平行延伸的面,这样就可以从相对的两端部将构成内毂4的元件10和11导入保持架5中,而这不会受到球面地建构的保持架对中面18的阻碍。
从轴向上看,在第一导入面24的后面、即在保持架5的驱动侧端部2上设置有与第一导入面24邻接的第一导向面26,第一导向面26建构为局部球面。相应地,在保持架5的从动侧端部3上设置有与第二导入面25邻接的第二导向面27,第二导向面27同样建构为局部球面。如图2所示,第一元件10的球面保持架对中面18与保持架5的第二导向面27相接触,而第二元件11的第二保持架对中面18与保持架5的第一导向面26相接触。因此,当同步球节1处于静止状态时,保持架5在该同步球节1中被对中。
下面对同步球节1的安装进行说明。为此先将保持架5***外毂7内,其中,保持架5的外表面至少在保持架窗8区域中进行平整处理,使得保持架5的外径小于或等于外毂7的内径。在此情况下,保持架5就既可以从驱动侧端部2,又可以从从动侧端部3以一位置***外毂7中,在该位置上,外毂7和保持架5的轴线彼此重合。
随后就可从内部将全部滚珠6安装到保持架5的窗8和外毂7的外沟道20或21中。此外,可在必要时通过润滑脂或类似材料将滚珠6保持在保持架5和外毂7中。
将全部滚珠6安装到保持架5和外毂7中后,就可将内毂4装入同步球节1内,其方式为,从驱动侧端部2将第一元件10***保持架5中,而第二元件11从从动侧端部3被***保持架5中,并与第一元件10爪式地相啮合。其中,两个元件10、11的突出部分别配合到另一个元件的凹槽内。为了使这两个元件在轴向上固定,螺栓19穿过设置在第一元件10中的通孔,并旋紧在设置在第二元件11中的螺纹孔中。
只有当两个元件10和11的突出部朝着设置在保持架5的内表面的导入面24或25定向时,才能将这两个元件安装到保持架5中。其中,这两个元件可这种程度地***保持架5中,并彼此啮合的相连接,直至这两个元件的保持架对中面18与保持架5的导向面26或27相接触。
外毂7的外表面中还建构有内滚道28,这些内滚道彼此平行,同时还平行于外毂轴线。从图1所示的剖面图中可以看出,内滚道28与外沟道20的21交错地布置,因此,每个内滚道28均分别定位于一个第一外沟道20和一个第二外沟道21之间。外毂7由此而具有均匀的壁厚分布。
以相同的方式在钟形壳15中开设有外滚道29,这些外滚道同样彼此平行,当移动单元12处于安装完毕状态时,这些外滚道也同样平行于外毂轴线。内滚道28和外滚道29成对配置,在图2所示的实施方式中,每个滚道对中均设置有两个被保持在外保持架14中的滚珠13。为避免滚珠13或外保持架14脱落,在内滚道28中,在这两个滚珠13之间设置有突起状止挡30,该止挡限制滚珠的移动距离。作为替代方案,也可通过设置在内滚道和/或外滚道端部的相应的止档机构来限制滚珠的移动距离。
为避免移动单元12发生翻转,两个滚珠13之间的距离必须选择得足够大。为此,安装在同一个滚道对中的滚珠13的中心距应至少是图3所示的滚珠13在滚道中的两个接触点P之间的距离的三倍。在图2所示的实施方式中,两个滚珠13的滚珠中心的间距比两个接触点P之间的距离约大四倍。除图2所示的方案外,也可在移动单元12的滚道对中布置两个以上的滚珠13。在此情况下,外部的滚珠13之间的距离至少是接触点P之间的距离的三倍。
在图4中,上述活节装置用作汽车半轴的组件而被示出。为此,同步球节1的轴颈22通过空心轴31与转向节(Lenkungsgelenk)32相连,转向节32通过示意性显示的车轮轴承33可转动地被支承。其中,转向节32的结构与上述同步球节1的结构基本相符。

Claims (17)

1.一种具有一纵向移动单元和一对向轨道式节的活节装置,其中,所述纵向移动单元在径向上设置在所述对向轨道式节的外部。
2.尤其是根据权利要求1所述的活节装置,具有一同步球节,所述同步球节构造为具有一驱动侧端部和一从动侧端部的对向轨道式节,所述同步球节具有一内毂、一外毂和一环形保持架,所述内毂具有第一内沟道和第二内沟道,所述外毂的内表面中设置有围绕外毂轴线交替分布的第一外沟道和第二外沟道,其中,所述第一内沟道分别位于第一外沟道的对面并且与这些第一外沟道分别构成沟道对,所述第二内沟道分别位于第二外沟道的对面并且与这些第二外沟道分别构成沟道对,所述环形保持架设置在所述内毂和所述外毂之间,并且在所述内毂上被导向,所述环形保持架具有多个窗,配合在所述沟道中用于传递转矩的滚珠在这些窗中被导向。
3.尤其是根据权利要求1或2所述的活节装置,其具有一移动单元,所述移动单元构造为可允许沿一纵轴线的移动运动的、引起转矩传递的、具有彼此平行地延伸的内滚道和外滚道的滚动体导向装置。
4.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述移动单元的内滚道构造在所述外毂的外表面上,所述内毂的外表面中的所述内沟道围绕所述内毂轴线交替分布地设置,其中,所述内毂包括至少两个在安装完毕状态下彼此爪式地啮合的元件,所述至少两个元件基本上前后相继地位于所述内毂轴线上,这些元件中的一个第一元件具有所述第一内沟道,一个第二元件具有所述第二内沟道。
5.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述活节的所述保持架在其内表面上具有多个从所述从动侧端部起朝着所述驱动侧端部无侧凹地延伸的第一导入面以及多个从所述驱动侧端部起朝着所述从动侧端部无侧凹地延伸的第二导入面,这些导入面的构造方式使得所述内毂的所述彼此爪式地啮合的元件可以从相对的端部***所述保持架中并且在该保持架中相连接。
6.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述内毂的所述元件具有与所述第一和第二内沟道邻接的第一和第二保持架对中面,这些保持架对中面用于第一和第二导向面的导向,所述第一和第二导向面与所述导入面邻接地设置在所述保持架的内表面上。
7.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述内毂的所述元件分别具有一圆柱形区段,从所述圆柱形区段突出有壳状突出部,这些壳状突出部分别构成一内沟道和一些保持架对中面。
8.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述活节的保持架具有一为局部球面的外表面,所述外表面至少在所述窗区域中被整平,使得所述保持架的外径小于或等于所述外毂的内径。
9.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述内毂的所述两个元件和/或所述外毂基本上是无切削地加工成的实心成形件。
10.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述活节的所述沟道对的数目为六。
11.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述活节的所述沟道对的数目与所述移动单元的所述滚道对的数目相同。
12.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述活节在所述内毂与所述外毂之间的最大弯曲角度为约±40°。
13.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述移动单元的每个滚道对中均设置有至少两个容纳在一可沿轴向移动的外保持架中的滚珠。
14.尤其是根据权利要求13所述的活节装置,其特征在于,所述移动单元的滚珠和/或所述外保持架的最大移动距离通过止档机构或诸如此类的机构来限制。
15.尤其是根据权利要求13或14所述的活节装置,其特征在于,一滚道对中的两个相邻滚珠之间的距离至少是一滚珠在一滚道对中的两个接触点(P)之间的距离的三倍。
16.尤其是根据上述权利要求中任一项权利要求所述的活节装置,其特征在于,所述移动单元的外滚道构造在一用管材或薄板圆片坯料成形的套筒或钟形壳中,所述套筒或钟形壳与用于一轴或一轴颈的连接机构相连接和/或设有用于一轴或一轴颈的连接机构。
17.一种万向轴,特别是用于汽车的驱动轴,其特征在于,该万向轴具有至少一个根据权利要求1至16中任一项权利要求所述的、特别是用作紧凑型组件的活节装置。
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