CN109139724B - 用于vl万向节和cg万向节的球保持架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种球保持架(1)，其通用地应用在具有交叉的球滚道的等速伸缩式万向节(VL万向节)中，也可以安装在具有交叉的球滚道的等速固定万向节(CG万向节)中，其具有具备不同曲率的部段的外轮廓(2)。外轮廓(2)的轴向的边缘部段(3)构造成位于假想球(K1)的圆周上的球形部段，相对地，外轮廓(2)的沿轴向位于边缘部段(3)之间的中央部段(4)在假想球(K1)的直径(DK1)的径向内部延伸。

Description

用于VL万向节和CG万向节的球保持架
技术领域
本发明涉及等速万向节和在此尤其具有交叉的球滚道的等速万向节的领域。
背景技术
带有交叉的球滚道的等速万向节是广泛已知的。那么例如在汽车中将具有交叉滚道的等速伸缩式万向节、所谓的VL万向节安装在所述万向接轴中作为传动侧的伸缩式万向节。在具有尾部驱动的车辆中也可以实现在车轮侧的安装。该构造的万向节例如由文献DE103 52 408 A1、DE 103 53 608 A1、DE 10 2007 059 379 A1和DE 10 2008 008 212 A1已知。
通过这种VL万向节的球保持架的固定形成了固定万向节，所述固定万向节根据实施方式的不同可以以大约不高于25°的弯曲角而使用。在此通常球保持架在保持架导引面上导引，所述保持架导引面在球保持架轴向固定的情况下同时确保了万向节的可摆动性。这种带有交叉的球滚道的等速固定万向节被称为CG万向节。该构造的万向节例如由文献DE10 2004 031 154 A1、DE 199 56 672 C1、DE 42 28 230 A1和US 6,497,622 A已知。
基于对万向节类型的不同要求,其构件迄今都是相互独立的设计和标定尺寸。在不同的万向节类型中使用通用部件是非常少见的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种辅助措施。
为此规定了球保持架(
Figure GDA0003034310800000011
或称为球笼)，所述球保持架能够通用地安装在具有交叉的球滚道的等速伸缩式万向节中，也可以安装在具有交叉的球滚道的等速固定万向节中，而不会对万向节专属的强度要求产生不利影响，也不会对导致更大的部件尺寸。
根据本发明的球保持架的特征在于，该球保持架具有具备不同曲率的区段的外轮廓，其中，所述外轮廓的轴向的边缘部段构造为位于假想球的圆周上的球形部段，并且外轮廓的沿轴向位于边缘部段之间的中央部段在径向上在假想球的直径内部延伸。
在传统的CG万向节中，球保持架的外轮廓设计为连续球形的。如果要将CG万向节这种传统的球保持架安装在VL万向节中，就会使VL万向节的极限载荷明显降低。就此可以通过提高球保持架的外轮廓的球直径予以辅助。然而这种提高意味着，在CG万向节的万向节外部件上的相适配的保持架导引面在球滚道之间的中间区域中必须更剧烈地切入，也即，降低了球滚道对球体的包绕。这种包绕的降低对于CG万向节的使用寿命属性来说是不利的。反之，与VL万向节相匹配的传统的球保持架不能无碰撞地安置在CG万向节中，这则导致卡住。
相应地，根据本发明的技术方案提供一种球保持架，所述球保持架能够安装在两种万向节类型中。基于球保持架的优化的外轮廓能够实现的是，将球保持架的边缘区域中的强度保持得较高。同时将万向节外部件中的球体的滚道包绕保持得较大，因为在球滚道之间的相适配的保持架导引面可以具有略小的内直径，由此使滚道保持更深地切入万向节外部件中。
这对于万向节的高使用寿命是有利的，因为球体在万向节外部件中的球滚道中的按压椭圆(Druckellipsen)可以在更大的面积上扩展。由此降低了在球滚道中的表面压力并且进而降低了形成点蚀的风险。
这样例如可以将中央部段构造为位于第二假想球的圆周上的球形部段，其中，第二假想球的直径小于边缘部段的球直径。
由此在小弯曲角的情况下有利于万向节的弯曲。中央部段不一定必须构造为球形部段，然而至少应该在两个假想球之间延伸。
此外，第一和第二假想球的中点可以重合。由此确保了，在万向节弯曲时，在球保持架的外轮廓与万向节外部件上的相适配的保持架导引面之间的接触点上实现围绕共同转动点的摆动，由此避免卡止并且将万向节中的摩擦保持得较低。
在另一种实施方案中，边缘部段与中央部段之间的直径差选择为，使得球保持架的最大直径通过中央部段的球直径确定。由此确保的是，在球保持架在边缘部段上轴向固定时同时实现在中央部段上的径向支承，从而使球保持架与万向节外部件能够共轴地***万向节外部件中。
在另一种实施方案中，中央部段在边缘部段的球直径与更小的球直径之间的区域中延伸，其中，较大的球直径与较小而球直径之间的比例为1.01至1.05。由此尽管在边缘部段上的球直径较大，但仍能实现在万向节中实现不高于25°的足够的弯曲角，而不会使边缘部段被用于中央部段的保持架导引面卡住。
此外还可以规定，边缘部段分别通过平缓弯曲的过渡部段连续地过渡至中央部段。边缘部段与中央部段之间的过渡可以由此实施为无棱角或凸起的。
在另一种实施方案中，外轮廓的边缘部段按照类型配置，从而使得边缘部段分别在具有3°至12.5°弧长的弧角范围内延伸。弧长在此可以根据万向节的所需最大弯曲角调整。在最大弯曲角较小时，弧长可以实施地较短。
此外在这种情况下则可以趋于更大的用于边缘部段的球直径，以便在球保持架的边缘区域中使球保持架增强。
上述球保持架能够如上所述安装在CG万向节中。形成了具有交叉的球滚道的等速固定万向节，其带有万向节外部件、盖件和上述类型的球保持架，所述万向节外部件具有球滚道，所述盖件固定在万向节外部件上，其中，在万向节外部件和盖件上设置第一保持架导引面，球保持架的边缘部段在所述第一保持架导引面上导引，以便将球保持架沿轴向固定在万向节中，并且万向节外部件具有第二保持架导引面，球保持架的外轮廓的中央部段在所述第二保持架导引面上沿径向导引。与带有具备球形外轮廓的传统的球保持架的CG万向节相比，在筒直径相同的情况下提升了强度。
在CG万向节的一种实施方案中，第二保持架导引面在万向节外部件上筒状地构造，从而使球保持架能够非常简单地通过轴向推移安装在万向节外部件中。
此外，还可以将相同的球保持架使用在VL万向节中。然后形成了具有交叉的球滚道的等速伸缩式万向节，其包括万向节外部件连同构造在其内周上的球滚道、万向节内部件连同构造在其外周上的球滚道，其中，在万向节外部件和万向节内部件上的球滚道相互对置并且在万向节未弯曲的情况下相互交叉，还包括用于每个球滚道对的各一个球体和上述类型的球保持架，所述球保持架布置在万向节外部件与万向节内部件之间，并且包括用于容纳球体的窗口。
根据VL万向节的设计方式，球保持架可以具有相对于万向节外部件和万向节内部件的径向间隙，由此可以省去在万向节外部件和万向节内部件上的外轮廓和内轮廓相对置的表面的高精度加工。
然而还可以实现的是，球保持架利用其外轮廓的中央部段在万向节外部件的保持架导引段上沿径向导引。
附图说明
以下根据附图所示的实施例对本发明进行更详尽的阐述。在附图中：
图1示意性示出根据本发明的一种实施例的球保持架的剖视图，
图2示出根据本发明的一种实施例的具有根据图1的球保持架的CG万向节的剖视图，
图3示出根据图2的CG万向节的另外的剖视图，和
图4示出根据本发明的一种实施例的具有根据图1的球保持架的VL万向节的剖视图。
具体实施方式
图1示出用于根据本发明的球保持架的可能的实施例，所述球保持架能够通用地安装在多种类型的具有交叉的球滚道的等速万向节中。球保持架1由此是通用部件，所述通用部件在制备中不变地应用于不同类型的等速万向节中。
在所示纵剖图中，球保持架1的外轮廓2具有不同曲率的部段。
外轮廓2包括两个轴向的边缘部段3，所述边缘部段分别构造为位于假想球K1的圆周上的球形部段，并且相应地分别具有相同的球直径DK1。
外轮廓的所述边缘部段3分别在弧角区域上延伸，所述弧角区域的弧长αR分别可以位于3°至15°、优选5°至12.5°的范围内。边缘部段3的弧长αR根据万向节的所期望的最大弯曲角选择。
中央部段4在外轮廓2上沿轴向位于边缘部段3之间，所述中央部段在假想球K1的直径DK1内部沿径向延伸。
在此同样可以将中央部段4构造为位于第二假想球K2的圆周上的球形部段，其中，第二假想球K2的直径DK2小于边缘部段3的球直径DK1。
然而对于中央部段4来说也可以不同于严格的球形，只要保持在两个假想球K1与K2之间的延伸即可。
球保持架1由此在其中央部段4的区域中相对于假想球K1略微收窄。
在中央部段4球形构造的情况下，球保持架1的最大直径Dmax通过中央部段4的球直径DK2确定。
两个假想球K1和K2优选布置为，其圆形在共同的点M上重合。
如从图1还可以看出的，在从边缘部段3至中央部段4的过渡中避免边棱或凸起。事实上边缘部段3在此情况下则分别通过平缓弯曲的过渡部段5连续地过渡至中央部段4。过渡部段5保持在两个假想球K1与K2之间。
外轮廓2的所述中央部段4在弧角区域上延伸，所述弧角区域的弧长αM可以位于5°至20°的范围内。过渡部段5具有弧长，所述弧长可以位于10°至20°的范围内。
为了一方面实现不高于25°的充足的弯曲角，并且另一方面避免万向节的卡住，假想球K1和K2的球直径DK1和DK2不应该差别巨大。优选地，中央部段4因此在边缘部段3的较大的球直径DK1与较小的球直径DK2之间的区域中延伸，其中，较大的球直径DK1与较小的球直径DK2之间的比例为1.01至1.05。
为了避免边缘部段3的较强的弱化，此外符合目的的还可以在于，轴向的保持架长度I与较大的球直径DK1的比例可以限制在0.7至0.8的范围内。
在此情况下还可以有利的是，较大的球直径DK1与球保持架1的最大内径DI的比例局限在1.2至1.3的范围内。
球保持架1的相应的内轮廓6可以如图1示例性所示为筒状，也即实施为具有恒定的内径DI。然而还可行的是，内轮廓6设有弯曲部，所述弯曲部同样可以在点M上对中，然而优选具有更大的曲率半径。
此外，为完整起见还提到，球保持架1具有多个沿周向分散布置的用于容纳球体的窗口7，所述窗口沿周向通过横梁部段6相互间隔。
在球保持架1的外轮廓2加工具有较高的表面品质时，在球保持架1变型之后可以不在内轮廓6上实施改进表面品质的后处理。因此在内轮廓6上的表面品质通常低于外轮廓2上的表面品质。
这种球保持架1可以应用在两种不同的类型的等速万向节中，如以下应根据图2和图3所示CG万向节10和在图4中所示VL万向节20所阐述的。
根据图2和图3的实施例示出具有交叉的球滚道的等速万向节10(CG万向节)，所述CG万向节例如可以作为半轴、尤其汽车的后桥半轴的轮侧的万向节使用。而且原则上传动侧的应用也是可行的。然而以下详细阐述的等速固定万向节10可以以独立于万向节轴的不同的目的使用。
根据该实施例的等速固定万向节10包括万向节外部件11，所述万向节外部件在内周向面上设有多个球滚道12。
在万向节外部件11内容纳有万向节内部件13，所述万向节内部件在外周向面上同样设有多个球滚道14。
在万向节外部件11和万向节内部件13上的球滚道12和14构成了球滚道对，所述球滚道对分别支承球体15，以便使两个万向节部件11和13沿径向相互支承。在此，无论是万向节外部件11的球滚道12还是万向节内部件13的球滚道14都与相应的部件中轴线A偏转成角。然而对于相适配的或者对于所有的球滚道12或14来说与延展的万向节20的中轴线A的偏转角在数值上是相同的，然而在针对万向节外部件11和万向节内部件13的前缀符号上来说有所区别，从而使球滚道对的球滚道12和14交叉。
在万向节外部件11与万向节内部件13之间布置有如上所述的球保持架1，所述球保持架可摆动地且沿轴向固定地布置在万向节外部件11上。在此在万向节10上也可以实现不高于25°的弯曲角。球保持架1具有多个用于容纳球体15的窗口7，从而使所述球体在万向节10弯曲时始终保持在一个共同的平面内、也即万向节10的半角平面内。此外还在万向节外部件11上还固定有盖件16。
球保持架1的可摆动性通过在万向节外部件11的内周上和盖件16上的保持架导引面确保。在此，在万向节外部件11上的保持架导引面朝中轴线A的方向观察实施为无侧凹的，从而使球保持架1能够沿轴向导入万向节外部件11中。必要时，可以在万向节外部件11上设置凸耳，所述凸耳则必须在装配过程中被压缩。
在万向节外部件11上和在盖件16上设置第一保持架导引面17和18，在所述第一保持架导引面上导引球保持架1的边缘部段3，以便使球保持架1沿轴向固定在万向节10上。
此外，万向节外部件11还具有第二保持架导引面19，球保持架1的外轮廓5的中央部段4在所述第二保持架导引面上沿径向导引。
优选地，第一和第二保持架导引面17和19在万向节外部件11上相互过渡。
在轴向装配时，球保持架1的外轮廓2以其中央部段4在此首先通过优选无侧凹的第二保持架导引面19滑动，所述第二保持架导引面为此可以筒状地实施，直至球保持架1以其边缘部段3抵靠第一保持架导引面17。第一保持架导引面17可以是球面状拱曲的。该拱曲部的直径优选相当于大约球保持架1的边缘部段4的直径，从而可以建立面状的接触。
第二保持架导引面19优选相切地、然而必要时也可以通过边棱过渡至第一保持架导引面17。除拱曲部之外，还可以将其他无侧凹的表面轮廓设置为在万向节外部件11上的第一保持架导引面17，只要该表面轮廓不损害球保持架1在所期望的万向节10的弯曲角范围内的可摆动性即可。
通过该方式能够沿轴向在一个方向上固定球保持架1。沿相反方向的轴向固定通过盖件16完成，所述盖件在球保持架1装配完成之后固定在万向节外部件11上。在组装完成状态下，球保持架1因此沿轴向在一个方向上通过第一保持架导引面17固定在万向节外部件11上并且在相反方向上通过保持架导引面18固定在盖件16上。
而且在盖件16上的保持架导引面18还可以构造为球形的运行面。在万向节10组装完成的状态下，在万向节外部件11和盖件16上的保持架导引面17和18的中点重合。球保持架1在所述保持架导引面17和18上以其球形的边缘部段3可摆动地导引。如果在盖件16上的保持架导引面18与球保持架1之间的接触面极小，在盖件16上的保持架导引面18的球面状设计不一定是必要的。已经足够的情况是，盖件在假想球上绕万向节外部件11的球面状的第一保持架导引面17的中点布置，以便在确保可摆动性的同时实现球保持架1的必要的轴向固定。
在所示实施例的变型方案中，还可以设置必要时极小的轴向间隙，该轴向间隙不高于4mm。在此情况下，形成了非必须的球面状的保持架导引面17和18的旋转中心的较小的错移。
图4最后示出上述球保持架1在带有交叉的球滚道的等速伸缩式万向节20(VL万向节)中的应用，所述VL万向节例如可以安装在半轴或汽车的纵轴上。
VL万向节20包括万向节外部件21和布置在所述万向节外部件中的万向节内部件23。无论是万向节外部件21还是万向节内部件23都以其相互面对的周向面设有球滚道22和24，所述球滚道相对于圆周上的相应的部件轴向偏转成角，如以上所阐述的CG万向节的情况。
球滚道22和24互相成对地设置，并且分别具有方向的倾斜角，从而使球滚道对的球滚道22和24在已拉伸的万向节22中交叉。在每个球滚道中容纳传递转矩的球体25。倾斜的球滚道22和24能够分别本身直线式或绕中轴线A螺旋状地实施。此外，各个球滚道对的球滚道还可以无倾斜地实施。
在万向节外部件21与万向节内部件23之间，布置有与安装在CG万向节10中相同类型的球保持架1。球保持架构成多个用于容纳球体25的窗口7。
在此所示的实施例中，万向节1具有总体上六个球滚道对连同六个球体25。然而也可以设置更多或更少的球滚道对连同相应数量的球体25。
通过球保持架1使得球体25大体上保持在一个共同的平面中，所述平面在万向节弯曲的情况下垂直于万向节外部件21和万向节内部件23的部件轴线的角等分线。球体25在该角等分面中的控制通过交叉的球滚道22和24完成。
球保持架1在VL万向节20中相对于万向节外部件21和万向节内部件23是轴线可移动的，由此能够使万向节外部件21相对于万向节内部件23移动，以便在VL万向节20中实现不同于CG万向节的轴向长度补偿。
在图4所示实施例中，球保持架1可活动地布置在万向节外部件21与万向节内部件23之间，也即球保持架1具有沿径向相对于万向节外部件21和万向节内部件23的间隙。
然而还可以实现的是，球保持架1在其中一个万向节部件21和23上沿径向导引。例如球保持架1利用其外轮廓2的中央部段4在万向节外部件21的保持架导引段上沿径向导引。
总体上规定，球保持架1相对于两个万向节部件、也即万向节外部件11或21和万向节内部件13或23的其中一个紧邻地导引，优选具有0.1至0.5mm的径向间距，并且相对于两个万向节部件中的另一个具有明显更大的间隙，由此万向节可轴向运动。
根据上述实施例和其他变型方案详细阐述了本发明。所述实施例和变型方案用于阐释本发明的可实施性。以上已经在其他单独特征的文中阐述过的单独技术特征也可以与其独立地也即与其他单独特征组合地实施，只要未另作明确表述，在技术上就是可行的。因此本发明不局限于具体所述实施例及其变型方案，而是包括由权利要求定义的设计方式。
附图标记清单
1 球保持架
2 外轮廓
3 外轮廓的边缘部段
4 外轮廓的中央部段
5 外轮廓的过渡部段
6 内轮廓
7 窗口
8 横梁
10 等速固定万向节(CG万向节)
11 万向节外部件
12 球滚道
13 万向节内部件
14 球滚道
15 球体
16 盖件
17 万向节外部件上的第一保持架导引面
18 盖件上的保持架导引面
19 万向节外部件上的第二保持架导引面
20 等速伸缩式万向节(VL万向节)
21 万向节外部件
22 球滚道
23 万向节内部件
24 球滚道
25 球体
A 在延展的万向节中的旋转轴线
DK1 球体直径
DK2 球体直径
DI 球保持架的内直径
Dmax 球保持架的最大直径
I 球保持架的轴向长度
K1 假想球
K2 假想球
αR 边缘部段3的弯曲角
αR 边缘部段4的弯曲角
M 假想球的共同的中点

Claims (11)

1.一种球保持架(1)，其既能用于具有交叉的球滚道的等速伸缩式万向节中又能用于具有交叉的球滚道的等速固定万向节中，所述球保持架具有带有不同曲率的部段的外轮廓(2)，其中，外轮廓(2)的轴向的边缘部段(3)构造成位于第一假想球(K1)的圆周上的球形部段，并且外轮廓(2)的沿轴向在边缘部段(3)之间的中央部段(4)在第一假想球(K1)的直径(DK1)的径向内部延伸，其中，边缘部段(3)分别通过平缓弯曲的过渡部段(5)连续地过渡至中央部段(4)。
2.根据权利要求1所述的球保持架，其特征在于，中央部段(4)构造为位于第二假想球(K2)的圆周上的球形部段，其中，第二假想球(K2)的直径(DK2)小于边缘部段(3)的球直径(DK1)，或中央部段(4)在所述第一假想球和第二假想球之间延伸。
3.根据权利要求2所述的球保持架，其特征在于，第一假想球和第二假想球的中点重合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的球保持架，其特征在于，球保持架(1)的最大直径(Dmax)通过中央部段(4)的球直径(DK2)确定。
5.根据权利要求1所述的球保持架，其特征在于，外轮廓(2)的边缘部段(3)分别在弧角区域上延伸，所述弧角区域的弧长为3°至15°。
6.根据权利要求1所述的球保持架，其特征在于，中央部段(4)在边缘部段(3)的球直径(DK1)与较小的球直径(DK2)之间的区域中延伸，并且，较大的球直径(DK1)与较小的球直径(DK2)之间的比例为1.01至1.05。
7.一种带有交叉的球滚道的等速固定万向节(10)(CG万向节)，其包括
万向节外部件(11)，所述万向节外部件具有球滚道(12)，
盖件(16)，所述盖件固定在万向节外部件(11)上，和
根据上述权利要求中任一项所述的球保持架(1)，
其中，在万向节外部件(11)和盖件(16)上设置第一保持架导引面(17、18)，球保持架(1)的边缘部段(3)在所述第一保持架导引面上导引，以便将球保持架(1)沿轴向固定在万向节(10)上，并且万向节外部件(11)具有第二保持架导引面(19)，球保持架(1)的外轮廓(2)的中央部段(4)沿径向在所述第二保持架导引面上导引。
8.根据权利要求7所述的等速固定万向节(10)，其特征在于，第二保持架导引面(19)在万向节外部件(11)上筒状地构造。
9.一种带有交叉的球滚道的等速伸缩式万向节(20)(VL万向节)，其包括
万向节外部件(21)连同构造在其内周上的球滚道(22)，
万向节内部件(23)连同构造在其外周上的球滚道(24)，
其中，万向节外部件(21)和万向节内部件(23)的球滚道(22、24)相互成对地对置，并且在万向节未弯曲的情况下相互交叉，
用于每个球滚道对(22、24)的各一个球体(25)，和
根据权利要求1至6中任一项所述的球保持架(1)，所述球保持架布置在万向节外部件(21)与万向节内部件(23)之间，并且构成用于容纳球体(15)的窗口(7)。
10.根据权利要求9所述的等速伸缩式万向节(20)，其特征在于，球保持架(1)具有相对于万向节外部件(21)和万向节内部件(23)的径向间隙。
11.根据权利要求9所述的等速伸缩式万向节(20)，其特征在于，球保持架(1)利用其外轮廓(2)的中央部段(4)在万向节外部件(21)的保持架导引段上沿径向导引。
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