CN103249957B - 具有弹性环的三销轴式滚动元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三销轴式万向节的滚动元件(1)以及一种具有这种滚动元件(1)的三销轴式万向节，其中，在所述滚动元件(1)上设置有环形弹性元件(20)，其将所述壳内实体(4)与所述滚动元件(1)的第一壳体部件(2)和第二壳体部件(3)相互分开，并且将按照本发明的滚动元件(1)的滚动体(6)压在三销轴式万向节的外装部件的滚动面上。

Description

具有弹性环的三销轴式滚动元件
本发明涉及一种三销轴式万向节的滚动元件和一种三销轴式万向节，其中所述滚动元件具有由至少一个第一和第二壳体部件以及壳内实体组成的壳体和滚动体，所述滚动体被设计用于支撑在三销轴式万向节的关节外装部件的彼此相对的滚动面上。此外，所述壳体的壳内实体具有用于支承三销轴式万向节的三销架(Tripodestern)的销的容纳开口。
通过三销轴式万向节可以将扭矩从驱动轴传递到从动轴。在此，这些轴的轴线可以通过使用三销轴式万向节相互围成钝角。三销轴式万向节具有内装部件和外装部件，其中每个部件分别与两个轴的一个相连接。三销轴式滚动元件的滚动体在此在两个轴之间进行力的传递。滚动体既贴靠在三销轴式滚动元件的滚动面上，又贴靠在关节外装部件的滚动面上。滚动体通过滚动体保持架可以保持在三销轴式滚动元件上。在三销轴式滚动元件的滚动体和三销轴式万向节的外装部件的滚动面之间通常根据制造情况具有一定的间距。由此，滚动体不是始终贴靠在三销轴式万向节的外装部件的滚动面上。这尤其在驱动轴的载荷方向变化时会产生噪音。
由DE102007059378A1已知一种三销轴式滚动元件，其中滚动元件的壳体被成形为多个部分，并且壳体的壳体部件和壳体的壳内实体通过多个弹性的元件相互张紧。由此，滚动面被压向三销轴式万向节的外装部件的所属滚动面。其中，多个弹性的元件将壳体部件与壳内实体分开，而这种实施方式在制造中成本较高并且对实施精确度的要求较高。此外，在三销轴式滚动元件的组装过程中也较难实现多个弹性的元件。
本发明要解决的技术问题是，提供一种三销轴式万向节的三销轴式滚动元件以及一种具有这种滚动元件的三销轴式万向节，其具有优化的声学特性。此外，按照本发明的滚动元件可简单且低成本地被制造和组装。
所述技术问题按照本发明通过如权利要求1所述的三销轴式万向节的滚动元件以及如权利要求11所述的三销轴式万向节得以解决。
根据本发明的第一个方面，所述技术问题通过一种三销轴式万向节的滚动元件得以解决。在此，根据本发明设计的三销轴式万向节的滚动元件具有附带第一壳体部件、第二壳体部件和壳内实体的壳体，所述壳内实体保持在所述第一和第二壳体部件之间，并且具有用于支承所述三销轴式万向节的三销架的销的容纳开口。在此，当然如此设计所述两个壳体部件，使得其不会覆盖壳内实体内的容纳开口。两个壳体部件具有滚动面，在所述滚动面上分别配属有滚动体，其设计用于将所述滚动元件支撑在所述三销轴式万向节的关节外装部件的彼此对置的滚动面上。此外，所述壳内实体被保持在所述第一和第二壳体部件内的相应的凹槽状容纳空间内。可选地，所述两个壳体部件可以保持在所述壳内实体的凹槽状容纳空间内。在此，壳内实体的外侧区域围绕两个壳体部件。壳内实体的凹槽状容纳空间优选设计为环绕的。通过壳内实体在两个壳体部件内的形状接合的固定，有效地避免了壳体部件从壳体上脱落。此外，在所述壳内实体和所述第一和第二壳体部件之间设置有环形弹性元件，其将所述壳体部件与所述壳内实体相互撑挤开，以便将所述滚动体压在所述关节外装部件的所属滚动面上。由此，滚动体既贴靠在壳体部件的滚动面上，又贴靠在关节外装部件的滚动面上，从而尤其在驱动轴的载荷方向变化时可以避免产生噪音。在此，所述环形弹性元件被保持在所述壳内实体的外侧上的凹痕内和/或所述壳体部件的凹槽状容纳空间内的相应凹痕内。在此，当所述凹痕设置在壳体部件的凹槽状容纳空间内时，所述凹痕也可以被设计为凹槽状的。设置所述凹痕用于将环形弹性元件保持在壳内实体的外侧上，在该本发明的设计方案中，所述凹痕可以同样被设计为壳内实体的外缘上的凹槽状的容纳空间或阶形空间(Abstufung)。为了确保使环形弹性元件的弹性力在壳体部件上均匀地分布，可以优选规定，将用于使环形弹性元件保持在壳体部件和/或壳内实体内的凹痕设计在壳体沿三销架的销的方向的延伸量的中间位置。由此，可以避免按照本发明的滚动元件相对于三销架的销发生倾斜或弯曲。
在本发明的优选设计方案中可以规定，所述环形弹性元件被设计由弹簧片或弹簧丝制成。借助这种材料可以简单且低成本制造环形弹性元件。通过使用材料的不同和/或使用材料的厚度的不同，同样可以极为简单地设置不同的弹性预张力以及由此设置不同的环形弹性元件的弹性强度，并且由此适应不同的需要。
此外，在滚动元件的另一个优选设计方案中规定，所述环形弹性元件具有波纹形状。通过这种环形弹性元件的简单的机械结构，同样可以通过简便地设定波纹的不同数量和/或形状，能够根据三销轴式万向节上的需要设置弹性预张力以及弹性强度。由此，例如只通过设置更多的波纹来实现更高的弹性强度。对于另外的相同构件，尤其是在壳体部件和壳内实体内，由此使三销轴式万向节具有另外的减震特性。
所述滚动元件的特别优选的设计方案规定，所述波纹形状的波纹坡面可以是直线形的并且两个坡面的过渡区域是圆滑的。可选地，所述波纹形状的波纹坡面是曲线形的。另外的几何形状，例如锯齿形，对于环形弹性元件同样也是可以考虑的。凭借波纹形状的较宽的设计可能性，也可以使用预制的弹性元件作为环形弹性元件。由此，在制造滚动元件以及三销轴式万向节时使成本进一步下降。
在本发明的特别优选的设计方案中可以规定，所述滚动元件的环形弹性元件是有切口的减震环。弹性环内的切口在此首先用于环形弹性元件的组装。尤其是在设计变化方案中，其中环形弹性元件被保持在壳内实体的外侧上的凹痕中，尤其在凹槽状的凹痕中，其中切口使构件的组装变得简单。为此，环形弹性元件轻微的弯曲，并且在壳内实体上被移入凹痕内。在所述凹痕内，环形弹性元件重新从其弯曲位置收紧，由此环形弹性元件形状接合地保持在壳内部件的凹痕内。在此，所述凹痕可以如此设计，使得在环形弹性元件承受负荷时被如此压缩，从而使环形弹性元件完全消失在壳内部件的凹痕中。由此，所述壳内部件直接贴靠在壳体部件上并且可以直接传递驱动轴的力。从而优化了通过三脚万向节的力的传递。
此外根据所述滚动元件的另外有利的改进方案规定，所述有切口的减震环设计为多层式的。在此，多层的、尤其双层的减震环可以被设计为一体件。多层减震环具有的优点是，在负荷变化时例如在驱动轴的转动方向改变时，会在弹性层之间产生相对运动。在此产生额外的摩擦，借助这种摩擦可以进一步减弱由突然的负荷变化而产生的噪音。
本发明另外可选的改进方案规定，所述滚动元件的多层的减震环是螺旋形卷绕的形式。在这种构造中，环形弹性元件的材料从内向外螺旋形地相叠地卷绕。通过这种极为简单的制造方式，可以进一步降低制造成本并由此节省费用。
在按照本发明的滚动元件的可选的设计方案中，所述环形弹性元件是封闭的减震环。在这种实施方式中，可以在环形弹性元件的整个圆周上实现相同形式的弹性力的分配。因为在封闭的弹性环的情况下，无法像有切口的弹性环一样为了组装而进行弯曲，所以可以采取两个备选的安装可能性或其组合。在第一种备选方式中，封闭的弹簧环套在壳内实体上，该壳内实体的外表面优选是圆柱形，在壳体部件的凹槽状容纳空间内分别设置有用于容纳环形弹性元件的凹痕。相对上述方式另外备选的是，在外缘上的内环可以被设计为阶形。在所述通过阶形而产生凹痕中固定保持着封闭的弹簧环。同样可以考虑这两种保持备选方式的组合。
在本发明的另外的设计方案中规定，在滚动元件上设置第二环形弹性元件，其被设计为与所述环形弹性元件结构相同的或不同类型的，并且平行于所述环形弹性元件安置。在此，所述第二环形弹性元件被保持在所述壳内实体的外侧上的第二凹痕内和/或所述壳体部件的凹槽状容纳空间内的相应第二凹痕内。通过使用第二环形弹性元件可以在载荷变化时、例如在驱动轴的转动方向改变时更好地分配弹性力，而不会失去一个环形弹性元件、尤其在组装时所具有的优势。通过将两个环形弹性元件设计为相同结构，会实现极为均匀的载荷分配。
在本发明特别优选的改进方案中规定，所述环形弹性元件至所述两个壳体部件的第一侧面的距离与所述第二环形弹性元件至所述两个壳体部件的与所述第一侧面相对置的第二侧面的距离相同。通过这种设计方案，两个环形弹性元件被对称地安装在壳体内。由此，尤其在由于驱动轴的转动方向的改变而产生载荷变化时，可以避免壳体围绕三销轴式万向节的销发生扭曲。在本发明的这种设计方案中也会获得通过使用环形弹性元件而产生的所有优点。
根据本发明的第二个方面，所述技术问题通过一种三销轴式万向节，尤其线性三销轴式万向节得以解决。所述三销轴式万向节在此具有三销架，所述三销架具有径向突起的销、关节外装部件以及附带滚动体的滚动元件。在此，所述滚动元件具有根据本发明的第一个方面所描述的至少一个技术特征。针对所述滚动元件所描述的优点自然也适用于所述具有相应滚动元件的三销轴式万向节。
在以下结合附图详细描述了本发明实施例的说明中，获得本发明的其它优点、特征和细节。在此，权利要求和说明书中描述的特征本身或者在任意组合后均可构成本发明的内容。
在附图中：
图1示出按照本发明的无第一壳体部件的滚动元件的透视示意图，
图2示出有切口的减震环的侧视示意图，
图3示出按照本发明的滚动元件的另一个实施方式的剖面透视示意图，
图4示出多层减震环的侧视示意图，
图5示出按照本发明的无第一壳体部件的滚动元件的第三实施方式的透视示意图，
图6示出封闭的减震环的侧视示意图，
图7示出按照本发明的滚动元件的另一个实施方式的剖面侧视示意图。
在图1至7中具有相同功能和作用的元件分别被标以相同的附图标记。
图1示出按照本发明的滚动元件1的透视示意图。为了更好的说明，未示出第一壳体部件2。壳内实体4在第二壳体部件3上牢靠地保持在第二壳体部件3内的凹槽状容纳空间11内。此外，壳内实体4具有用于三销轴式万向节销的圆柱形容纳空间5。在壳内实体4上设置有环形弹性元件20，其将壳内实体4与第一和第二壳体部件2、3相互撑挤分开。由此，安装在第一和第二壳体部件2、3上的滚动面8、9内的未示出的滚动体6被压向三销轴式万向节的外装部件的滚动面上。由此，滚动体始终与壳体部件2、3的滚动面以及外装壳体部件的滚动面相接触。从而可以确保避免产生噪音、尤其是在驱动轴的载荷方向改变时产生的噪音。在所示的实施方式中，环形弹性元件20被保持在壳内实体4的凹痕内。同样可以考虑，将环形弹性元件20保持在壳体部件2、3内的凹槽状容纳空间10、11内的凹痕内。
使用环形弹性元件20将壳体部件2、3与壳内实体4分开，这在机械构造上是简单的，并且实现了简单且低成本的制造和组装。
图2示出有切口的减震环20a。这种有切口的减震环20a可以例如在图1所示的滚动元件1的设计方案中被作为环形弹性元件20所使用。通过这种有切口的减震环20a的波纹的不同数量和高度，可以根据不同的需要方便地设置环形弹性元件20的弹性力。
图3示出按照本发明的滚动元件1的另一个实施例的剖面透视示意图。在此，在用于三销轴式万向节销的容纳空间5的中心并且垂直于该容纳空间5的纵轴线的位置实施的剖切。按照本发明的滚动元件1具有第一壳体部件2、第二壳体部件3和壳内实体4。所述壳内实体4被保持在两个壳体部件2、3内的凹槽状容纳空间10、11内。在壳体部件2、3上设置有用于(未示出的)滚动体6的滚动面8、9。通过环形弹性元件20将两个壳体部件2、3与壳内实体4分开。由此，滚动体6被压在三销轴式万向节的外装部件的滚动面上。从而使滚动体6在任何情况下，既与壳体部件2、3又与三销轴式万向节的关节外装部件保持连接。这样，在三销轴式万向节工作时可以避免产生噪音。
图4示出多层减震环20b，其在图3所示的滚动元件1中被用作环形弹性元件20。一体式设计的双层弯曲减震环20b具有的优点是，在弹性运动时例如在驱动轴改变转动方向时，在弹性层之间会产生相对移动。如果是多层的减震环20b，则由此在层与层之间产生附加的摩擦，这种摩擦在三销轴式万向节工作时可以更大程度地减弱由突然的负荷变化由产生的噪音。
图5示出按照本发明的滚动元件1的另一个实施例，其中除了第一环形弹性元件20外，还使用了第二环形弹性元件21。在此，在该实施方式中，弹性元件20、21被阶形地保持在壳内实体4的外缘上。壳内实体4的内缘和内壁限定出用于三销轴式万向节销的容纳空间5的边界。在该剖面图中还可以看到，壳内实体4被保持在第二壳体部件3内的凹槽状容纳空间11内。第一壳体部件2具有与凹槽状容纳空间11向对应的凹槽状容纳空间10，并且同样包围着壳内实体4，该第一壳体部件2未示出。此外，第二壳体部件3具有用于未示出的滚动体6的滚动面9。通过环形弹性元件20、21的弹性作用，使壳内实体4与两个壳体部件2、3分开，并且由此将滚动体6压在三销轴式万向节的外装部件的滚动面上。环形弹性元件20、21相对于壳内实体4的中心对称地、并且由此相对于滚动元件1的中心对称地安置。由此两个环形弹性元件20、21的负载被相同地均匀分配。由此可以避免按照本发明的滚动元件1相对于三销架的销发生倾斜和/或扭曲。在按照本发明的滚动元件1的该实施方式中，也可以抑制在三销轴式万向节工作时所产生的噪音。
图6示出封闭的减震环，其在如图5所示的按照本发明的滚动元件1的设计方案中被用作为第一和第二环形弹性元件20、21。通过封闭的减振环20c的封闭结构，沿环形弹性元件20会产生尤其较佳的力的分配。
图7示出按照本发明的备选的滚动元件1的剖面示意图。围绕其中心具有用于三销轴式万向节销的容纳空间5的壳内实体4，安装有第一和第二壳体部件2、3。在壳内实体4与两个壳体部件2、3之间具有环形弹性元件20，其在该实施方式中成形为有切口的减振环20a。在第一和第二壳体部件2、3的滚动面8、9上具有滚动体6。所述滚动体6分别通过滚动体保持架7被保持。通过环形弹性元件20、20a的弹性力使两个壳体部件2、3与壳内实体4分开，并且由此使滚动体6压在(未示出的)三销轴式万向节的外装部件的滚动面上。由此，所述滚动体6在任何情况下都贴靠在三销轴式万向节的外装部件的滚动面上。这样，即便在驱动轴的载荷方向改变时也可以有效地避免产生噪音。通过使用这种在机械构造方面简单的环形弹性元件20将整体上简化按照本发明的滚动元件的制造和组装。也可以降低制造和组装成本。
根据上述优选实施例详细描述了本发明。但是，本发明并不受所述实施例的局限，而是包括所有通过权利要求所定义的设计方案。例如，两个壳体部件也可以被保持在壳内实体的凹槽状容纳空间内。在此，两个壳体部件至少局部围绕着壳内实体的最外侧区域，尤其是圆盘形的区域。
与按照本发明的滚动元件的设计方案无关地，使用环形弹性元件总体上带来更多优点。这样，每个滚动元件仅需要一个环形弹性元件。这种弹性元件可以非常简便地安装在壳内实体的外侧的凹痕内和/或壳体部件的凹槽状容纳空间内。从而只需要较小的安装空间。在此，可以如此设计所述凹痕，使得在扭矩传递时环形弹性元件沉入到凹痕内，并且由此使壳内实体直接贴靠在相应邻近的壳体部件上。从而防止环形弹性元件发生超负荷，如断裂或塑性变形。环形弹性元件在壳内实体和壳体部件上的摩擦会产生阻尼，其在使滚动体贴靠于滚动元件以及三销轴式万向节的外装部件上的滚动面上以外，还另外抑制了载荷改变产生的噪音，并且由此使三销轴式万向节具有按照本发明的滚动元件的三销轴式万向节实现更理想的工作特性。通过改变弹性件截面和/或弹性件几何形状，尤其通过改变波纹的数量和/或形状，可以简便地实现不同的弹性强度和弹性预张力。
附图标记列表
1   滚动元件
2   第一壳体部件
3   第二壳体部件
4   壳内实体
5   用于三销轴式万向节销的容纳空间
6   滚动体
7   滚动体保持架
8   第一壳体部件的滚动面
9   第二壳体部件的滚动面
10  第一壳体部件内的凹槽状容纳空间
11  第二壳体部件内的凹槽状容纳空间
20  环形弹性元件
20a 有切口的减震环
20b 多层减震环
20c 封闭减震环
21  第二环形弹性元件

Claims (11)

1.一种三销轴式万向节的滚动元件(1)，具有附带第一壳体部件(2)、第二壳体部件(3)和壳内实体(4)的壳体，所述壳内实体(4)被保持在所述第一和第二壳体部件(2、3)之间并且具有用于支承所述三销轴式万向节的三销架的销的容纳开口(5)；所述滚动元件(1)还具有配属于所述第一和第二壳体部件(2、3)的滚动体(6)，用于支撑在所述三销轴式万向节的关节外装部件的彼此相对的滚动面(8、9)上，
其特征在于，
所述壳内实体(4)被保持在所述第一和第二壳体部件(2、3)内的相应的凹槽状容纳空间(10、11)内，或者所述第一和第二壳体部件(2、3)被保持在所述壳内实体(4)的凹槽状容纳空间内，并且在所述壳内实体(4)和所述第一和第二壳体部件(2、3)之间设置有环形弹性元件(20)，所述环形弹性元件(20)被保持在所述壳内实体(4)的外侧上的凹痕内和/或所述壳体部件(2、3)的凹槽状容纳空间(10、11)内的相应凹痕内，并且撑挤开所述壳体部件(2、3)与所述壳内实体(4)，以便将所述滚动体(6)压在所述关节外装部件的所述滚动面(8、9)上。
2.如权利要求1所述的滚动元件(1)，其特征在于，所述环形弹性元件(20)被设计成由弹簧片或弹簧丝制成。
3.如权利要求1或2所述的滚动元件(1)，其特征在于，所述环形弹性元件(20)具有波纹形状。
4.如权利要求3所述的滚动元件(1)，其特征在于，所述波纹形状的波纹的坡面是直线形的并且两个坡面的过渡区域是圆滑的，或者波纹形状的波纹的坡面是曲线形的。
5.如权利要求1至4之一所述的滚动元件(1)，其特征在于，所述环形弹性元件(20)是有切口的减震环(20a)。
6.如权利要求5所述的滚动元件(1)，其特征在于，所述有切口的减震环是多层的(20b)形式。
7.如权利要求6所述的滚动元件(1)，其特征在于，所述多层的减震环(20b)是螺旋形卷绕的形式。
8.如权利要求1至4之一所述的滚动元件(1)，其特征在于，所述环形 弹性元件(20)是封闭的减震环(20c)。
9.如权利要求1至8之一所述的滚动元件(1)，其特征在于，设置有第二环形弹性元件(21)，其被设计为与所述环形弹性元件(20)结构相同的或不同类型的，并且平行于所述环形弹性元件(20)安置，其中，所述第二环形弹性元件(21)被保持在所述壳内实体(4)的外侧上的第二凹痕内和/或所述壳体部件(2、3)的凹槽状容纳空间(10、11)内的相应第二凹痕内。
10.如权利要求9所述的滚动元件(1)，其特征在于，所述环形弹性元件(20)至所述两个壳体部件(2、3)的第一侧面的距离与所述第二环形弹性元件(21)至所述两个壳体部件(2、3)的与所述第一侧面相对置的第二侧面的距离相同。
11.一种三销轴式万向节，其具有三销架，所述三销架具有径向突起的销、关节外装部件以及附带滚动体的(6)的滚动元件(1)，其特征在于，所述滚动元件(1)是如权利要求1至10之一所述的滚动元件。
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