CN101218447A - 具有放大的开口角的接头 - Google Patents

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CN101218447A CNA2006800252665A CN200680025266A CN101218447A CN 101218447 A CN101218447 A CN 101218447A CN A2006800252665 A CNA2006800252665 A CN A2006800252665A CN 200680025266 A CN200680025266 A CN 200680025266A CN 101218447 A CN101218447 A CN 101218447A
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Abstract

一种恒速万向接头(11)，其具有带有外球轨道(19)的外接头件(12)、带有内球轨道(20)的内接头件(15)、多个转矩传递球(21)以及球保持架(23)，转矩传递球保持在彼此相关联的成对的外和内球轨道(19、20)内，球保持架在保持架窗口(22)内接纳转矩传递球(21)并将它们保持在一公共中心平面K内，其中，彼此相关联的外球轨道(19)的轨迹和内球轨道(20)的轨迹相对于恒速万向接头的中心平面K成镜面对称地延伸，其中，在外和内球轨道(19、20)中的一种类型的球轨道处，在每一个的至少一个轴向端部(34)处，轨道形状构造成使进入所述轴向端部(34)的球(21)在接头转动时在相关联外和内球轨道(19、20)之间没有转矩传递。

Description

具有放大的开口角的接头
技术领域
本发明涉及一种恒速万向接头(11)，它具有带有外球轨道的外接头件、带有内球轨道的内接头件、多个转矩传递球以及球保持架，转矩传递球保持在彼此相关联的成对的外和内球轨道内，球保持架在保持架的窗口内接纳转矩传递球并将它们保持在一公共中心平面K内，其中，彼此相关联的外球轨道的轨迹和内球轨道的轨迹相对于恒速万向接头的中心平面K成镜面对称地延伸。轨道轨迹延伸的所述镜面对称方式是指球轨道的纵向中心线，该纵向中心线对应于球轨道内的球心的路线。由外接头件和内接头件的相交纵向轴线形成的平面被称之为恒速万向接头的转动(beugen)平面。所述两个纵向轴线包围一转动角，该转动角被中心平面K平分。
背景技术
这里所述类型的接头是以固定球接头的形式设置的，具体来说，其方式是这样的：球轨道围绕圆周非均匀地间隔开，以使不同宽度的腹板形成在毗邻的球轨道之间。这里彼此毗邻的成对的球轨道在平行平面内延伸，使位于在所述成对轨道内的球轨道之间的诸腹板构成具有较小宽度的腹板。此外，保持在所述成对轨道内的毗邻的球可被保持在公共的保持架窗口内。所述类型的接头本申请人称之为“双球接头”。
不管上述特殊的轨道形状如何，固定球接头的球轨道的侧腹在经受转矩载荷时，基本上由压力来加载。当接头在定位在转动平面内或其附近的球轨道侧腹处转动时，发生最高的载荷，其中，在此状态下的球作用在球轨道的轴向端上。尤其是当球相对于其球接触点接近球轨道敞开端处的轨道边缘时，轨道边缘处的硬质材料可能会碎裂。具体来说，这适用于外接头件上的状况，其中，通过外接头件开口内的内开口锥，外接头件的球轨道相对于内接头件处对应的球轨道缩短。需要所述开口锥是为了在接头转动时对连接到内接头件的插入轴提供运动自由度。开口锥越大，则插入轴可以越粗以便增加强度，或接头的最大开口角可以越大。希望增加开口角会在外接头件的开口端的外球轨道的轴向端处增加轨道边缘损坏的风险。
发明内容
因此，本发明的目的是改进所述类型的接头，减小球轨道轴向端损坏的风险。该目的是这样实现的：外和内球轨道中的至少一种类型的球轨道，在各至少一个轴向端部分处，轨道形状构造成当接头转动(beugen)(本文的接头转动，应该理解成活节连接并因此而可进行转弯)时进入所述轴向端部分的球在相关联的外和内球轨道之间不传递转矩，即，与内和外球轨道的轨道侧腹不同时接触，该轨道侧腹相对于球彼此对角地相对定位。本发明的解决方案确保：由于外和内球轨道互相作用端区域的相对偏离，即，由于一个球轨道的端区域与对应的另一球轨道的相对端区域的匹配形状的偏离，原先在球轨道端边缘处存在破裂风险的侧腹区域内，没有球的配合也没有转矩载荷。在此实施例中，转矩载荷被传递到定位在转动平面外面的球和成对的轨道上，其中，结果是，诸球进一步离开敞开轨道端处的轨道边缘。因此，不通过改变强度条件但改变载荷在各个球和成对轨道中的分布，就可消除球轨道处边缘破裂的风险。
因此，在一有利的方式中，可以使用外接头件处的一开口锥，该开口锥实际上与转动平而内的球与轨道侧腹的接触点相一致，因为在此区域内轨道侧腹只对球起导向的功能，但不经受转矩载荷。这意味着，外接头件开口内的内开口锥至多对于由球在最大转动处与外球轨道的轨道侧腹接触的接触点要到达的锥形面是足够地大，但不再进一步地大。
根据一较佳的实施例，建议在外和内球轨道中的一种类型的球轨道处，轴向端部分的轨道轨迹相对于关于相关联的内或外球轨道为镜面对称的理论轨道轨迹加大深度。这样做是有优点的，尤其是从生产的观点来看，因为可采用用于球轨道的切屑工具而不必加以修正，此时，只需改变控制的曲线。
根据另一实施例，建议在外和内球轨道中的一种类型的球轨道处，轴向端部分的轨道横截面相对于用相关联的内或外球轨道的横截面以无游隙的方式接纳球的理论横截面加以放宽。这可这样来实现：相对于彼此对称的内和外球轨道可以用具有相同控制曲线的第一工具进行机加工，但外或内球轨道类型之一的至少一个端部分其后用一较大的工具进行机加工。
根据一专门的实施例，建议外和内球轨道中的一种类型的球轨道以S形方式延伸，外和内球轨道中的另一种类型的球轨道的轴向端部分加深成直线切向出口(Auslauf)的形状。具体来说，建议外接头件在一侧上用一底部来闭合，而所述轴向端部分设置在外球轨道面向孔的端部处，或内球轨道面向底部的端部处。
如果本发明用于所谓的盘形接头，则其外接头件包括两个轴向端处的开口，本发明的思想可用于所述球轨道的两个端部区域。
也示于附图中的一种类型的接头的特征在于，球轨道围绕圆周非均匀地间隔开，于是，不同宽度的腹板设置在毗邻球轨道之间。建议至少两个球各布置在一公共的保持架窗口内，宽度较小的腹板定位在布置在一公共保持架窗口内的那些球的球轨道之间。具体来说，建议设置八个球，它们布置在四个保持架窗口内。建议被一宽度较小腹板分离开的球轨道在平面E1、E2内延伸，该两个平面彼此平行。
因此，描述了本发明特征应用于一双球接头的应用，该双球接头总共具有八个如在实践中所使用的S形球轨道。
附图说明
图1示出一根据现有技术的处于对齐状态中的双球接头，
a)为一轴向视图
b)为沿图a)中截面线A-A截取的纵向截面图。
图2示出一根据现有技术的处于转动状态中的双球接头，
a)为一轴向图
b)为沿图a)中截面线A-A截取的纵向截面图。
图3示出一根据本发明的处于对齐状态中的双球接头，
a)为一轴向图
b)为沿图a)中截面线A-A截取的纵向截面图。
图4示出一根据本发明的处于转动状态中的双球接头，
a)为一轴向图
b)为沿图a)中截面线A-A截取的纵向截面图。
图5以放大形式示出图4的细节。
图6以细节的形式示出根据图4b)的外接头件，
a)为一轴向图
b)为沿图a)中截面线A-A截取的纵向截面图。
具体实施方式
下面将联合地描述图1中的两个图。图中示出一所谓的双球接头，其中，毗邻成对轨道的纵向延伸由平行平面确定。采用总共八个沿圆周分布的球，可以确定两对平行平面作为轨道中心线的几何位置。两个平面E1、E2用点划线标志，它们相对于第一径向平面R1对称地定位。一第二径向平面R2垂直于第一径向平面R1定位，这里没有显示与其平行延伸的相关球轨道的平面。恒速万向接头11包括一具有形成在其上的底部13的外接头件12，与底部13轴向相对地定位有接头的开口14。在外接头件12中定位了一内接头件15，内接头件15具有一示出用来引入转矩的内齿17的插入开口16以及一用来轴向地固定一插入轴的环形槽18。外接头件12包括成对的外球轨道191、192，而内接头件15包括成对的内球轨道201、202。所述成对轨道的中心线定位在平面E1、E2内以及平行于径向平面R2延伸的平面内。成对的轨道各接纳球211、212。诸球成对地被接纳在保持架23的保持架窗口22内，这可见图b)中图下半部中的偏移的截面图A-A。在图的该部分中，还可见球保持架23借助于其外表面31导向在外接头件12的球形内表面24内，外球轨道19形成到该球形内表面24内，还可见球保持架的内表面32导向在内接头件15的球形外表面25上。如根据图a)中诸球的圆周分布所示，内接头件中的成对球轨道之间较窄腹板26与内接头件15中的毗邻球轨道之间的较宽腹板27相交替。类似地，这种情况也适用于外接头件12，其中，成对球轨道之间较窄腹板28与毗邻球轨道之间的较宽腹板29相交替。外接头件12的开口14被一开口锥30拓宽，该开口锥30在外球轨道19的端部处形成退后的轨道边缘33。在其纵向延伸范围中，球轨道19、20包括S形中心线(未示出)和一对应的S形轨道底部。轨道中心线和由此从更广泛意义上说还有可看作相同的轨道底部线在外接头件12和内接头件15中相对于包含球心的中心平面K对称地定位。在内接头件15中，轨道20相对于接头开口端14向外呈弧形，且使轨道朝向轨道底部13的弯曲形状是反过来的。
在图2中，与图1中所示相同的任何细节给予相同的标号。对此可参照图1的描述。内接头件15相对于外接头件12转动成一转动角，该转动角被外接头件12的纵向轴线L12和内接头件15的纵向轴线L15包围。转动角被包含球心的中心平面K平分。纵向轴线L12、L15形成对应于平面R1的转动平面。由球保持架23和球21的球心位置预定的中心平面K平分所述转动角。在平行于并靠近于接头转动平面的剖切平面B-B中，图上半部中显示的球21a移动到非常靠近开口锥30。它与在外球轨道19a的开口端处的端部和在内球轨道20a的接头底部端处的端部转矩传递地配合。由于开口锥30的形状缘故，球21与轨道侧腹的接触点非常靠近外球轨道19a的轨道边缘33(开口边缘)，于是就有边缘碎裂的风险。图下半部中所示的球21b已在外球轨道19b内移动到其面向底部的端部，而在相关的内球轨道20b中，它被保持在面向开口的端部区域内。与外球轨道19b中的轨道侧腹接触的接触点远离外球轨道的功能端，顺便说一下，该功能端不以自由的轨道边缘结束，但变化到轨道的出口内。球与内球轨道20a、20b的轨道侧腹的接触点近似地相等地远离敞开的轨道端，使对应的轴向距离大于上部球21a相对于外球轨道19a的情形中，因为两端处的内球轨道20a、20b不受端部锥形成的影响；事实上，它们在内接头件15的径向端面内结束。
下面将联合地描述图3中的两个图；图3示出一双球接头，其中，毗邻对的轨道的纵向延伸由彼此平行延伸的平面确定。对于总共八个圆周地分布的球，可以确定两对平行平面作为轨道中心线的几何位置。两个平面E1、E2用点划线标志，它们相对于第一径向平面R1对称地延伸。一第二径向平面R2垂直于第一径向平面R1定位，这里没有显示与其平行延伸的相关球轨道的平面。恒速万向接头11包括一具有形成在其上的底部13的外接头件12，与底部13相对地定位有接头的开口14。在外接头件12中定位了一内接头件15，内接头件15具有一其中能看见用来传递转矩的内齿17的插入开口16以及一用来轴向地固定一插入轴的环形槽18。外接头件12包括成对的外球轨道191、192，而内接头件15包括成对的内球轨道201、202。所述成对轨道的中心线定位在平面E1、E2内以及平行于径向平面R2延伸的平面内。成对的轨道各接纳球211、212。诸球成对地被接纳在保持架23的保持架窗口22内，这可见图b)中的图下半部中的偏移的截面图A-A。在图的该部分中，还可见球保持架23借助于其外表面31导向在外接头件12的球形内表面24内，外球轨道19形成到该球形内表面24内，还可见球保持架的内表面32导向在内接头件15的球形外表面25上。如根据图a)中诸球的圆周分布所示，内接头件中的成对球轨道之间较窄腹板26与内接头件15中的毗邻球轨道之间的较宽腹板27相交替。类似地，这种情况也适用于外接头件12，其中，成对球轨道之间较窄腹板28与毗邻球轨道之间的较宽腹板29相交替。外接头件12的开口14包括一开口锥30，该开口锥30与轨道截面一起在外球轨道19的敞开轨道端处形成缩进的轨道边缘33。在其纵向延伸范围中，球轨道19、20各包括基本S形中心线(未示出)和一对应的基本S形轨道底部。轨道中心线和由此从更广泛意义上说还有可看作相同的轨道底部线，在外接头件12和内接头件15内在相当的轴向范围上相对于包含底部中心的中心平面K对称地延伸。在内接头件15中，轨道20朝向接头开口端部14向外呈弧形，使轨道朝向接头底部13的弯曲形状起初沿相反方向呈弧形并变化到具有直线形状的端部34内，所述直线切向地毗邻弧形区域，该端部以平行于轴线的方式延伸，在外球轨道19的端部内(在开口端处)没有它的等价物，该端部连续地呈弧形直到轨道边缘33为止。
在图4中，与图3中所示相同的任何细节给予相同的标号。对此可参照图3的描述。内接头件15相对于外接头件12转动成一转动角，该转动角被外接头件12的纵向轴线L12和内接头件15的纵向轴线L15包围。转动角被包含球心的中心平面K平分。纵向轴线L12、L15形成对应于平面R1的转动平面。由球保持架23和球21的球心位置预定的中心平面K平分所述转动角。在平行于并靠近于接头转动平面的剖切平面B-B中，图上半部中显示的球21a移动到非常靠近开口锥30。因此，它已经从与外球轨道19a的端部的转矩传递配合中释放出来，该端部面向开口端，还从与内球轨道20a的端部34的转矩传递配合中释放出来，该端部面向接头底部；两个端部的中心线不是相对于中心平面K镜面图像对称那样地延伸。其结果，成对轨道内的球21a包括一径向游隙，因此，也包括周向的游隙。由于开口锥的形状缘故，球21a与轨道侧腹的接触点非常靠近外球轨道19a的轨道边缘33(开口边缘)，该球轨道完全地从球的力中释放。其余的球执行无游隙的转矩传递。图下半部中所示的球21b已在外球轨道19b内移动到其面向底部的端部，而在相关的内球轨道20b中，它以转矩传递的方式被保持在面向开口端的端部区域内。所述端部区域的中心线相对于中心平面K对称地延伸。球与外球轨道19b中的轨道侧腹接触的接触点远离外球轨道的功能端，顺便说一下，该功能端不以自由的轨道边缘结束，但变化到轨道的出口35内。球与内球轨道20a、20b的轨道侧腹的接触点近似地离开敞开的轨道端同样的距离，使对应的轴向距离大于上部球21a相对于外球轨道19a的轨道边缘33的情形中，因为两端处的内球轨道一直延伸到内接头件的径向端面。
图5中可以清楚地看到，外球轨道19的面向开口的端部继续S形轨道轨迹直到开口锥30，该区域内的开口锥呈向内凸出，而内球轨道20a的面向底部并与其协作的端部34偏离对称的延伸方向，并加深和以切向地毗连缩短的“S”形的直线形式提供。其结果，产生一径向游隙X，可以任意地假定，球21a在离心力的作用下向外移动。当力的传递通过轨道侧腹发生时，这同时意味着，球21a径向地向上提升出轨道20a之外，轨道20的截面已经基本适应于球的截面，于是，球从转矩的传递中释放。其结果，球与外球轨道19a的轨道侧腹的接触点能够移至敞开的轨道边缘33，该敞开的轨道边缘33由开口锥30和轨道截面限定，对于轨道边缘33不存在碎裂的任何风险。实现如此效果的一个主要方面在于，从同时与球轨道19a、20a的对角地相对的轨道侧腹的接触中释放出球。这意味着，例如，内球轨道20a也可以S形方式继续到底端，而外球轨道19a在开口端处可相对于所示的轨道形状加深。还可构思，不是加深轨道之一的端部，而使加宽球轨道之一的横截面以便将转动平面内的球移出转矩传递位置，而从转动平面中进一步移出的诸球可以在成对的内和外球轨道内以无游隙和传递转矩的方式导向在轨道侧腹之间。
图6在一偏移的截面图A-A中详细地示出根据图3和4的外接头件12。相同的细节已经给予相同的标号。对此可参照以上的描述。中心平面K和外球轨道19的轨道底部进入开口锥30内的出口之间的轴向距离称之为Y。根据本发明，该尺寸可相对于现有技术的接头尽可能地减小。
标号清单
11  恒速万向接头
12  外接头件
13  底部
14  开口
15  内接头件
16  插入开口
17  内齿
18  环形槽
19  外球轨道
20  内球轨道
21  球
22  保持架窗口
23  球保持架
24  内表面(12)
25  外表面(15)
26  窄腹板(15)
27  宽腹板(15)
28  窄腹板(12)
29  宽腹板(12)
30  开口锥
31  外表面(23)
32  内表面(23)
33  轨道边缘(19)
34  端部
35  轨道出口

Claims (10)

1.一种恒速万向接头(11)，它具有带有外球轨道(19)的外接头件(12)、带有内球轨道(20)的内接头件(15)、多个转矩传递球(21)以及球保持架(23)，所述转矩传递球保持在彼此相关联的成对的外和内球轨道(19、20)内，所述球保持架在保持架窗口(22)内接纳所述球(21)并将它们保持在一公共中心平面K内，其中，彼此相关联的外球轨道(19)的轨迹和内球轨道(20)的轨迹相对于所述恒速万向接头的中心平面K成镜面对称地延伸，其特征在于
在所述外和内球轨道(19、20)中的一种类型的球轨道处，在每一个的至少一个轴向端部(34)处，所述轨道的形状构造成：使进入所述轴向端部(34)的球(21)在所述接头转动时在相关联的外和内球轨道(19、20)之间没有转矩传递。
2.如权利要求1所述的接头，其特征在于，在所述外和内球轨道(19、20)中的一种类型的球轨道处，所述轴向端部分(34)的轨道的轨迹相对于关于相关联的内或外球轨道的轨道为镜面对称的理论轨道轨迹加大深度。
3.如权利要求1所述的接头，其特征在于，在所述外和内球轨道(19、20)中的一种类型的轨道处，所述轴向端部分(34)的轨道横截面相对于用相关联的内或外球轨道的横截面以无游隙的方式接纳球的理论横截面放宽。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的接头，其特征在于，所述外和内球轨道(19、20)中的一种类型的球轨道的球轨道以S形方式延伸，所述外和内球轨道(20、19)中的另一种类型的球轨道的轴向端部分(34)加深成直线出口的形状。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的接头，其特征在于，所述外接头件(12)在一侧上用底部(13)来闭合，而所述轴向端部分设置在所述外球轨道(19)面向孔(14)的端部处，或所述内球轨道(20)面向底部(13)的端部处。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的接头，其特征在于，所述球轨道(19、20)围绕圆周非均匀地间隔开，于是，不同宽度的腹板(26、27、28、29)设置在毗邻球轨道之间。
7.如权利要求1至6中任何一项所述的接头，其特征在于，至少两个球(211、212)各布置在一公共的保持架窗口(22)内，宽度较小的腹板(26、28)定位在布置在一公共保持架窗口(22)内的那些球的球轨道(201、202)之间。
8.如权利要求1至7中任何一项所述的接头，其特征在于，设置八个球(211、212)，它们布置在四个保持架窗口(22)内。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的接头，其特征在于，被宽度较小腹板(26、28)分离开的球轨道(19、20)在平面E1、E2内延伸，该两个平面彼此平行。
10.如权利要求1至9中任何一项所述的接头，其特征在于，所述外接头件的开口(14)内的内开口锥(30)具有最大尺寸，于是球(21)的接触点达到该锥面，使所述外球轨道(19)的轨道侧腹就在最大转动处。
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