CN101208210A - 具有密封的接触区域的球形联接器 - Google Patents

Abstract

一种用于将牵引车与拖车联接的球形联接器(10)，包括联接球(12)和与所述联接球可联接的球形支座(16)，所述球形支座在联接状态下包围联接球(12)的一部分并且通过对应接触面(22)紧靠于联接球(12)的接触面(24)以便形成共同的接触区域(28)。根据本发明，在所述联接球(12)与所述球形支座(16)之间设置有密封件(38)，所述密封件使所述接触区域(28)对外部环境密封。

Description

具有密封的接触区域的球形联接器

技术领域

本发明涉及一种用于将牵引车与拖车联接的球形联接器，该球形联接器包括联接球和与联接球可联接的球形支座，球形支座在联接状态下包围联接球的一部分并且通过对应接触面紧靠于联接球的接触面以便形成共同的接触区域。

背景技术

例如由DE 20116970 U1公开了这种类型的球形联接器。该出版物尤其公开了，为了降低球形联接器部件的磨损将润滑油引入接触区域，在接触区域中联接球的接触面与球形支座的对应接触面彼此形成接触配合。

公知的球形联接器的缺点是，由于外部影响如扬起的污物、溅起的水等，在球形支座与联接球的给定相对运动性的情况下污物会不希望地进入接触区域，因此会妨碍或者甚至损坏在那里构造的润滑油膜，这转而能够导致球形联接器的增大的磨损。

发明内容

因此，本发明的任务是说明一种球形联接器，该球形联接器与现有技术相比具有更高的工作稳定性和更高的稳固性。

根据本发明，该任务通过一种前面所述类型的球形联接器来完成，在该球形联接器中在联接球与球形支座之间设置有密封件，该密封件使接触区域对外部环境密封。

在此，用“接触区域”表示这样的区域，即在该区域中球形支座的对应接触面与联接球的接触面彼此接触配合。因此，接触区域在球形支座与联接球相对运动的情况下位置可变。当在本申请中说明接触区域对外部环境密封时，这不仅包括气密和完全密封的情况，而且根据解决方案包括保护接触区域以防止溅起的水和粗糙污物进入的情况。本发明意义上的密封件能够，但是不必须，同样防止润滑油从接触区域流出到外部环境中或者任何液体从外部环境进入到接触区域中。根据本发明，密封件能在明显的程度上防止污物、溅起的水等进入接触区域，这就足够了。

由于联接球具有一段过宽的凸形球形表面并且球形支座至少在其对应接触面的区域中通常具有凹形部分球形的构造，所以当密封件沿圆轨道分布使得其接触位置是联接球或者球形支座中的一个的部分环形的、优选环形封闭的密封轨道时，能够特别简单地且可靠地保护接触区域以防止污物的不希望进入。即，如果密封件在所述部件中的一个上的接触位置处于一个平面中，则在球形的或者凹形部分球形的表面的情况下，表面与该平面的每个相交线都是圆，使得密封件在相应部件上的部分环形的接触位置能够保护接触区域的大部分以防止污物的不希望的进入。

尽管在实施方式中提出，密封件仅沿分度圆分布，例如如果在球形联接器的确定区域中不希望污物从该区域进入到球形联接器中，然而优选的是，通过具有环形封闭密封轨道的环绕的密封件尽可能完全地保护接触区域以防止来自外部环境污物的不希望的进入。

如果谈及平面的密封轨道，则这并非指数学意义上的无限薄平面。更准确地说，密封件所处的平面应具有一定厚度，使得接触位置即前面所述的密封轨道可具有一定的厚度。在本申请的意义上，每个密封轨道被视为环形封闭的，其中从由密封轨道包围的极坐标原点来看，在每个任意角度坐标中密封件紧靠相应部件上的至少一个位置。这意味着，当各个密封轨道段在圆周方向上彼此重叠或者至少彼此相碰时，密封轨道本身可以由多个未连接的密封轨道段构成并在本申请意义上还可被视为环形封闭的。

为了使密封件不妨碍接触面与对应接触面之间的接触配合并且还能够尽可能良好地实现其接触区域的保护功能，有利的是密封轨道(Dichtbahn)的直径小于联接球的最大直径。

对于对接触面与对应接触面的接触配合没有任何妨碍的良好密封作用，在更详细结构构造的情况下，有利的是在联接的状态下联接球的平行于密封轨道的段在密封件与接触区域之间，该段具有比密封轨道更大的直径。在这样的情况下，即可使密封轨道对联接球的较大的直径密封，使得从参考联接状态开始在球形联接器与球形支座相对运动时密封件对例如联接球的挤压力增大，但不会减小，在所述参考联接状态中由牵引车和拖车构成的火车静止在平坦行驶轨道上。由此保证了密封件对联接球的最小接触压力。

尽管根据本发明的一种较小优选的实施形式能够想到，通过径向向外的密封位置将密封件设置在联接球上，使得只有当球形支座与联接球形成接触配合时，设置在联接球上的密封件才通过其密封位置紧靠球形支座的面并且因此密封在本申请意义上的接触区域。然而，由于球形支座和联接球在牵引工作中进行相对运动，所以尤其是在球形支座相对于联接球进行较大俯仰颠簸运动或者摇摆运动的情况下，球形支座至少在一定部分中与设置在联接球上的密封件短暂脱离接触配合。

由于与球形支座的对应接触面相比，联接球具有更大的球形表面并由此具有任意对称的表面，所以为了避免空间上和/或时间上至少在一定部分中接触配合干扰，优选的是，密封件保持在球形支座上并且可随球形支座一起相对于联接球移动。由于联接球的上述的大球形表面，在此甚至在球形支座相对于联接球俯仰颠簸运动和摇摆运动的情况下，在球形支座上设置的通过径向向内的密封位置紧靠联接球的表面的密封件保持与联接球的球形表面接触配合。

在密封件设置在球形支座中的情况下，密封轨道通过将密封件紧靠在联接球的表面上来限定。在此，能实现特别良好的密封作用，当密封件紧靠在联接球的一个区域上使得至少在密封轨道的一段、优选在整个密封轨道，从而联接球表面的从密封轨道开始的平面法向量具有与球形支座从联接球相应提起方向相反的分量。

“提起方向”在此表示这样的方向，在该方向上在球形支座各个观察的位置中球形支座可相对于联接球从联接器上被提起。因此，提起方向为与球形支座固定的并相对于联接球位置改变的方向。

为了将根据本发明的上述的有利扩展方案的密封件设置在球形支座上，有利的是所述密封件具有足够的弹性，使得在球形支座放置到联接球上时密封件能够滑过联接球的最大直径，使得球形联接器处于上述所定义的参考联接状态时，所述密封件相对于联接球的平行于行驶轨道的最大直径紧靠在联接球的靠近形式轨道的一侧上，而待由密封件保护的接触区域位于联接球的远离行驶轨道的一侧上，其中在所述参考联接状态中由牵引车和拖车构成的火车静止在平坦行驶轨道上。

当密封件具有能在径向方向上移动的密封唇时，密封件能够良好地实现这些特性。例如，根据本发明的一种优选的扩展方案，密封唇可突出于密封件主体，使得在横截面中观察，密封唇通过绕与横截面平面垂直的弯曲轴线弯曲而可在径向方向上移动。

应清楚地指出，根据本发明的一种简化的扩展方案也可将简单的O形密封环用作密封件。然而，该密封环与优选的可径向移动的密封唇相比在联接状态中经受更大的变形并且因此连续地承受较强的应力。

球形支座通常包括基本上凹形部分球形的对应接触面并且还包括在球形支座嘴部与对应接触面之间的导入段。因此，密封件在球形支座上的设置优选地以如下方式设置，即将密封件设置在导入段中以便避免球形支座与联接球之间的接触配合受到干扰。

为了容纳密封件，在球形支座的导入段内构造有优选环绕的槽。该槽例如制造为凹口形式。密封件可以很简单地插入该槽中，其中密封件在插入的状态中优选被三个侧面包围，使得不仅限定其径向位置而且限定了其轴向位置。

由于密封件承受机械负荷，所以应该提供措施以确保在需要时可以快速地更换密封件。根据一种实施形式，这可以通过上述环绕的槽来实现。根据一种可替换的或可能的附加实施形式，这也可以通过如下的方式来实现，即密封件包括与联接球和球形支座分开的密封件支承体，其中密封件支承体通过固定装置安装在联接球和球形支座中的一个上。

在此，为了实现可靠地密封接触区域的上述优点，可以提出密封件可拆卸地安装在球形支座的嘴部上。

在优选的结构构造中，可以通过如下的方式来保证密封件可靠地安装在球形支座上，即密封件支承体由金属构成，并具有与密封件支撑体优选通过硫化胶合相连的密封件主体。

为了在球形联接器工作时持续地润滑接触面，能够提出，对应接触面具有至少一个润滑油腔，在润滑油腔中在联接状态下接触面的表面区域与对应接触面的表面区域彼此径向间隔地设置，使得在这些表面区域之间可存储有润滑油。这种润滑油腔已在DE 20116970 U1中公开，关于润滑油腔可以参照其公开内容的全文并且所述公开内容全部并入本申请中。

为了在联接状态下也能简单地向接触区域供给润滑油，能够提出，在联接状态下通过润滑油管从外面向对应接触面供给润滑油。为此，润滑油管包括设置在球形支座上的注油嘴。

附图说明

下面参照所附的附图将更为详细地阐述本发明。其中：

图1示出了处于联接状态的根据本发明的球形联接器的第一实施方式的横截面，以及

图2示出了根据本发明的联接器的第二实施形式的相应于图1的视图的横截面。

具体实施方式

在所附的图1中，根据本发明的球形联接器整体标有10。球形联接器10包括通常与未示出的牵引车相连的联接球12以及通常与未示出的拖车的拖曳杆14相连的球形支座16。

球形支座16从嘴部18开始具有基本上凹形的凹进部分20。凹进部分20包括靠近嘴部18的导入段20a以及连接于导入段20a的凹形部分球形联接段20b。凹形部分球形联接段20b具有基本上部分球形的凹形对应接触面22，联接球的部分球形凸形表面23在球形联接器10的联接状态中与该对应接触面建立接触配合。

球形支座16的凹形部分球形对应接触面22构造为关于旋转轴线R旋转对称。

在图1所示的例子中，在由牵引车和拖车构成的火车静止地位于平坦地面U上时的联接状态中，旋转轴线R垂直于地面U。

此外，在图1中联接球12的平行于地面U的大圆用26表示。在图1中所示的例子中，接触区域28相对于平行于地面的大圆26位于联接球12的与地面U背离的一侧上，并且接近平行于地面U的大圆26，其中在图1中在所述接触区域上球形支座16的对应接触面22紧靠联接球12的接触面24。接触区域28的朝向地面U的边界通过虚线29标识。在球形支座16与联接球12相对运动时，接触区域28随着球形支座16一起运动。

在图1中所示的联接状态中，联接球12的中点M与球形支座16的球形对应接触面22的中点m在理想情况下重合，使得在联接球12与球形支座16之间的平移作用的力在至少两个空间方向上传递，但是不能传递转矩。

在球形支座16的对应接触面22中，构造有所谓的润滑油腔30和32，其中球形支座凹进部分20的表面与联接球12的表面23之间存在距离，使得润滑油腔30和32所属于的连贯空腔34可通过润滑油管36从外面借助于拧入润滑油管36中的未示出注油嘴来供给润滑油。

在球形支座的导入段20a中设置有在圆周方向上环绕的密封件38，其沿对称轴线R的方向具有一定轴向距离。同样环绕的密封唇40沿环形封闭的密封轨道42紧靠在联接球12上。

密封轨道42的直径小于大圆26的直径。在图1的图示中，密封轨道42在限定的参考位置中如同大圆26一样平行于地面U。

密封唇40从同样环绕的密封件主体44中伸出，使得其在观察时在图1的横截面中绕与图1的绘图平面或者横截平面垂直的弯曲轴线46可在径向方向上远离对称轴线R弯曲并且朝向对称轴线R弯曲。与密封唇40的松弛的状态相比，密封唇在图1的联接状态中通过联接球12径向向外弹性地移动，使得密封唇40由于其弹性预张而可靠地紧靠在联接球12的表面23上。

由于这样构造的密封唇40，球形支座16可以通过密封件38很简单地放置到联接球12上并且从其上被提起。密封件38由于密封唇40可变形性机械上仅仅承受很小负荷，从而可以实现长的使用寿命。

在图1中示出球形支座16的提起方向A。它在对称轴线R的方向上离开联接球12。提起方向A相对于球形支座16是位置固定的并且与球形支座一起相对于联接球运动。

密封轨道42在联接球的一个位置上，使得从密封轨道42开始的联接球12表面的平面法向量N具有与提起方向A相反的分量Na。通过这样的方式保证了，在球形支座16相对于联接球12在提起方向A上相对运动时提高了密封件38的密封效果，因为密封轨道42朝大圆26移动并且由于密封轨道42的横截面变得更大所以增加了密封唇40的弹性变形，使得其以增大的复位力压到联接球12的表面上。

在图2中示出本发明的第二实施形式。与图1中相同的部件在图2中标有相同的附图标记，但增加了数字100。为了阐述这些部件，结合图1详细地参考其说明。仅阐述图2中所示的实施形式中的不同于图1的实施形式的内容。

在图1中环绕的密封件38插入在球形支座16的同样环绕封闭环形槽39中，而在图2的实施形式中，密封件138通过作为固定装置的螺钉150拧到球形支座116上。在此，密封件138在嘴部118中放置到球形支座116上并且通过多个螺钉150拧到其上。

密封件138同样表示环绕封闭的环。密封件138包括作为密封件支承体145的金属环，密封件主体144与朝对称轴线R的径向方向突出于密封件主体的密封唇40一起被硫化胶合到金属环上。然而，密封件主体144也可以以其他方式和方法与密封件支承体145相连，如通过粘合或/和铆接。密封件支承体145通过定心装置定心，在这里通过环绕的突出部117径向从外面包围并且关于对称轴线R定心。

图1中所示的密封唇40在理想情况下沿线状密封轨道42接触联接球12的表面23，而在图2中密封件138的密封唇140沿面状环形密封轨道142紧靠联接球112的球形表面123上。密封轨道142与密封轨道42一样处于图1和2中的与球形支座16或116的对称轴线R垂直的平面中。该平面在图2的情况下具有一定的厚度，即与密封轨道142的轴向延伸相应的厚度。

图2中所示的密封件138可以通过松开螺钉150很容易与球形支座116分离并且由新的密封件138更换。通过这样的方式可以通过较少的操作来松开并更换磨损或者受损伤的密封件。

在图1的实施形式中，通过将密封件38从环绕的槽39中取出并且将新的密封件38插入环绕的槽39中来更换密封件38。

图1和2的实施形式也可以组合应用，使得根据本发明的球形联接器包括至少一个用于密封接触区域的密封件。

应补充的是，代替槽作为凹口，图1中所示的环绕的槽39也可以构成为通过球形支座和另一与球形支座相连的部件构成的槽。在这种情况下，槽例如可以在两个方向通过一个元件限制--即球形支座或者另一部件，并且在第三方向上通过另一个元件来限制。

Claims (15)

1.一种球形联接器，用于将牵引车与拖车联接，所述球形联接器包括联接球(12；112)和能与所述联接球联接的球形支座(16；116)，所述球形支座在联接状态下包围联接球(12；112)的一部分并且通过对应接触面(22；122)紧靠于所述联接球(12；112)的接触面(24；124)以便形成共同的接触区域(28；128)，其特征在于，在所述联接球(12；112)与所述球形支座(16；116)之间设置有密封件(38；138)，所述密封件使所述接触区域(28；128)对外部环境密封。

2.根据权利要求1所述的球形联接器，其特征在于，所述密封件(38；138)为沿圆轨道分布的、优选环绕的密封件(38；138)，所述密封件的接触位置是在所述联接球(12；112)或者所述球形支座(16；116)中的一个上的部分环形的、优选环形封闭的密封轨道(42；142)。

3.根据权利要求2所述的球形联接器，其特征在于，所述密封轨道(42；142)的直径小于所述联接球(12；112)的最大直径(26)。

4.根据权利要求3所述的球形联接器，其特征在于，在联接状态下在所述密封件(38；138)与所述接触区域(28；128)之间存在所述联接球(12；112)的与所述密封轨道(42；142)平行的段(在42；142与29；129之间)，所述段的直径(26；126)大于所述密封轨道(42；142)的直径。

5.根据上述权利要求中的任一项所述的球形联接器，其特征在于，所述密封件(38；138)保持在所述球形支座(16；116)上并且可随着所述球形支座相对于所述联接球(12；112)运动。

6.根据权利要求4和5所述的球形联接器，其特征在于，通过所述密封件(38；138)紧靠于所述联接球(12；112)限定所述密封轨道(42；142)，其中所述密封件(38；138)紧靠在所述联接球(12；112)的一个区域上，使得至少在密封轨道(42；142)的一段上，优选在所述整个密封轨道(42；142)上，联接球表面(23；123)的从所述密封轨道(42；142)开始的平面法向量(N)具有与所述球形支座(16；116)从所述联接球(12；112)相应提起方向(A)相反的分量(Na)。

7.根据包括权利要求2的上述权利要求中的任一项所述的球形联接器，其特征在于，所述密封件(38；138)包括在联接状态下在径向方向上可移动的密封唇(40；140)。

8.根据上述权利要求中的任一项所述的球形联接器，其特征在于，所述球形支座(16)包括基本上凹形的部分球形对应接触面(22)和另一在球形支座嘴部(18)与对应接触面(22)之间的导入段(20a)，其中所述密封件(38)设置在所述导入段(20a)中。

9.根据权利要求8所述的球形联接器，其特征在于，所述密封件(38)插入到所述导入段(20a)的环绕槽(39)中。

10.根据上述权利要求中的任一项所述的球形联接器，其特征在于，所述密封件(138)包括与所述联接球(112)和所述球形支座(116)分开的密封件支承体(145)，其中所述密封件支承体(145)通过固定装置(150)安装在联接球(112)和球形支座(116)中一个上。

11.根据权利要求10所述的球形联接器，其特征在于，所述密封件(138)安装、优选可拆卸地安装于所述球形支座(116)的嘴部(118)。

12.根据权利要求10或11所述的球形联接器，其特征在于，所述密封件支承体(145)由金属构成，所述密封件支承体具有与其优选通过硫化胶合相连的密封件主体(144)。

13.根据上述权利要求中的任一项所述的球形联接器，其特征在于，所述对应接触面(22；122)具有至少一个润滑油腔(30，32；130，132)，在所述润滑油腔中所述接触面(24；124)的表面区域与对应接触面(22；122)的表面区域彼此径向间隔地设置，使得在所述表面区域之间可储存有润滑油。

14.根据上述权利要求中的任一项所述的球形联接器，其特征在于，所述对应接触面(22；122)能够通过润滑油管(36；136)在联接状态下从外部供给润滑油。

15.根据权利要求14所述的球形联接器，其特征在于，所述润滑油管(36；136)包括设置在所述球形支座(16；116)上的注油嘴。

Images