CN104919202B - 用于传递旋转运动的轻型构造接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于从第一到第二旋转轴传递旋转运动的连接接头，其具有接头外部部件接头中心部件和接头内部部件，其中，为了传递旋转运动，所述接头外部部件被连接到第一旋转轴并且所述接头内部部件被连接到所述第二旋转轴，以及滚珠被设置在滚珠轨道提供里，在滚珠轨道里的滚珠可以相对于所述接头外部部件接头中心部件和接头内部部件改变它们的位置。本发明的目的是提供用于传输旋转运动的连接接头，一方面，连接接头以更简单的方式被构造并且易于制造以及进一步地当总摩擦低时具有更小间隙，得以实现；通过被设置在所述接头外部部件和所述接头中心部件之间的第一和第二滚珠轨道中至少一个里的滚珠，所述接头外部部件相对于接头中心部件绕第一枢转轴被可枢转地安装，通过被设置在所述接头内部部件和所述接头中心部件之间的第三和第四滚珠轨道里的滚珠，所述接头内部部件相对于接头中心部件绕第二枢转轴被可枢转地安装，第一和第二枢转轴相对于彼此具有90°角，并且滚珠被设置在滚珠轨道里，使得借助于滚珠轨道的滚珠，旋转运动经由所述接头中心部件从所述接头外部部件到所述接头内部部件可以被传递。

Description

用于传递旋转运动的轻型构造接头

技术领域

本发明涉及一种用于从第一旋转轴向第二旋转轴传递旋转运动的连接接头，其具有接头外部部件、接头中心部件和接头内部部件，其中，为了传递旋转运动，所述接头外部部件被连接到第一旋转轴并且所述接头内部部件被连接到所述第二旋转轴，以及滚珠被设置在滚珠轨道里，在滚珠轨道里的所述滚珠可以相对于接头外部部件、接头中心部件和接头内部部分而改变它们的位置。

背景技术

等速接头、三脚架接头以及万向接头被用来以形状适配的方式互连彼此不平行延伸的旋转轴，使得一个旋转轴的旋转运动可以被传递给另一个。这些接头通常是由接头外部部件、接头中心部件和接头内部部件构成的，其中，滚珠可以被设置在滚珠轨道中，一方面，滚珠轨道确保例如从接头外部部件到接头中心部件以及向前到接头内部部件的所述旋转运动的形状适配传递，另一方面，使得滚珠在旋转运动过程中能够相对于接头外部部件、接头中心部件或者接头内部部件改变它们的位置是可能的。在现有技术例如英国专利文献GB 390 438中，滚珠头形状的接头内部部件通过滚珠轨道里的滚珠被连接到接头中心部件并且同样的滚珠形的接头外部部件是已知的。在此，滚珠轨道通过插入件的方式被实施，其被设置在接头内部部件、接头中心部件以及接头外部部件里。一方面，从现有技术中已知的连接接头的结构是复杂的并且需要许多机械加工步骤来实现所要求的插入件以及在接头的各个部分待提供的研磨部分。另一方面，已知的连接接头具有接头内部部件和接头外部部件之间允许的弯曲角度是相对适度的缺点。此外，从现有技术已知的连接接头的重量也需要改进。最后，由于已知的连接接头的过于确定的系统，接头内部部件和接头外部部件之间的间隙同样需要被改进。

发明内容

在此所执行的本发明是基于提供用于传递旋转运动的连接接头的目标，一方面其以更简单的方式被构造并且更易于制造，而且在整体具有更小摩擦时具有较小的间隙。

根据本发明的第一教导，上述目的是通过通用型的连接接头实现的，其中所述外部部件通过被设置在接头外部部分和接头中心部件之间的至少一个第一和一个第二滚珠轨道里的滚珠，围绕第一枢转轴轴线相对于接头中心部件被可枢转地安装，接头内部部件通过被设置在接头内部部件和接头中心部件之间的第三和第四滚道里的滚珠，围绕第二枢转轴相对于接头中心部件被可枢转地安装，第一和第二枢转轴轴线相对于彼此成90°，并且滚珠被设置在滚珠轨道里，使得通过在滚珠轨道上的滚珠的方式，旋转运动经由接头中心部件被从所述接头外部部件传递到接头内部部件，并且反之亦然。

与现有技术相比，接头外部部件通过第一枢转轴轴线被安装使得其相对于接头中心部件是可枢转的，并且接头内部部件通过相对于第一枢转轴轴线被旋转90°的第二枢转轴被安装使得相对于接头中心部件是可枢转的。通过滚珠轨道以及被置于其中的滚珠的方式，所提供的两个枢转轴相对于现有技术中已知的连接接头而言，使得连接接头以显著简单的方式进行构造，即仅具有总共四条滚珠轨道并且特别是用于确保枢转和旋转运动具有显著低的摩擦值成为可能。该枢转轴90°的设置允许两个旋转轴运动的最大的自由度，其中旋转运动在该两个旋转轴之间被传递。

根据本发明的第一实施例，每滚珠轨道中提供至少两个滚珠。与每个滚珠轨道使用一个滚珠相比，引导性能以及连接接头的间隙都得到改善。相比于正如从现有技术中已知的每滚珠轨道使用三个滚珠，在滚珠轨道相同路径长度的情况下，每个滚珠轨道使用两个滚珠允许接头部件相对于彼此更大自由度地运动。

根据本发明的连接接头的进一步的实施方式，滚珠轨道以这种方式被构造，即接头外部部件和/或接头内部部件分别在围绕第一和第二枢转轴轴的每个枢转方向上以至少40°的角度是可枢转的。由此，该连接接头可以提供非常大的弯曲角度。

根据本发明进一步的实施方式，该连接接头可以以简单的方式被设置，其中接头外部部件具有设置有被增大的外直径的区域以及接头中心部件具有连接区域，该连接区域设置有用于接收所述第一和第二滚珠轨道的滚珠的被减小的外直径，并且接头中心部件区域设置有被增大的外直径的区域以及接头内部部件具有设置有用于接收所述第三和第四滚道滚珠的被减小外直径的区域。由于该措施，滚珠轨道由所述接头外部部件以及由所述接头中心部件和接头内部部件直接进行设置，使得插入件或其它滚珠保持架的应用被省略。当然，还可以设想被用于滚珠轨道的滚珠的滚珠保持架。然而，所述滚珠保持架然后可以被减少到最小尺寸，因为大部分的引导分别由接头外部部件、接头中心部件或接头内部部件进行确保。例如，然后与那些应用在滚珠轴承里相似的滚珠保持架可以被采用。

优选地，在设置有被增加或被减少外直径的区域中的所述接头外部部件、接头中心部件和/或接头内部部件相对于被安置在相应滚珠轨道上的滚珠来说，具有大于45°的接触角。由此，尽管未使用滚珠保持器，对滚珠的引导被显著地改善并且连接接头的间隙因此被显著减少。

优选地，该滚珠轨道具有例如椭圆形横截面或者镜像尖拱中的一个。由此，在滚珠轨道上的滚珠运行面或接触线可分别被减少到几个点例如两个接触点，并且整体摩擦可因此被减少。

如果并且当所述接头外部部件、接头中心部件和/或接头内部部件从旋转对称的圆坯、管部件或者通过模具形成的挤压压坯进行制造的，优选当施加辊旋压时，被提供用于滚珠轨道的那些区域具有无突出边缘和棱角的典型半径，例如在机械成型中如规则方式被产生。这些半径导致在负载下滚珠所承受的压力能够以改善的方式被吸收。在运行出滚珠轨迹的张力峰值减少或避免，分别。此外，滚珠的轨道，也可以在通过高集成过程，如辊旋压，对于实施例的方式以简单的方式制造，无需固体空位是必要的任何消减加工。在滚珠轨道跑完的张力峰值分别被减小或者被避免。而且，该滚珠轨道也可以以简单的方式通过高集成度工艺例如辊旋压进行制造，而无需被视为必要的固体坯料的削减机加工。削减机加工操作实际上有问题，即尖锐的边缘和突起必须相应地被移除或者弯曲一般减小张力峰值。这些是额外的昂贵的操作步骤。与此相反，作为一项规则，模具成型产生具有低摩擦值的光滑表面。除了辊旋压，分别用于机械地形成管状坯件或圆形或挤压压坯的其它方法当然也是可以考虑，例如拉挤、辊压成型等。

优选地，在成型后，所述接头外部部件、接头中心部件和/或接头内部部件被部分或全部地进行热处理。由此

一方面，能够实现较高力传递的所使用的接头外部部件、接头中心部件以及接头内部部件的强度值可以被实现。另一方面，实现了所述连接接头的低磨损。

为了进一步改善连接接头的引导，根据进一步的实施方式，在每种情况下，至少两个滚珠轨道被构造为彼此平行的两个滚珠轨道，使得彼此平行延伸的这些双滚珠轨道上的导向特性得到进一步地提高。另一方面，扭矩传递通过彼此平行延伸的滚珠轨道以显著改进的方式得以实现；另一方面，由于采用彼此平行延伸的滚珠轨道，摩擦不会以过大的方式增加，特别是使得用于连接接头的被增加的转矩传递得以保证，特别是如果并且当所有四个滚珠轨道在每种情况下被构造为彼此平行延伸的滚珠轨道时。

一方面，接头外部部件以及接头内部部件可以被配置为与第一或第二旋转轴一体的。另一方面，根据连接接头的一个有益的实施方式，在接头外部部件的端部上，其面向所述第一旋转轴的方向，和/或在接头内部部件的端部上，其面向所述第二旋转轴的方向；接头轴颈被设置，该接头轴颈可选地分别具有用于连接到第一和第二旋转轴的紧固装置。一方面，由于该接头轴颈，各个接头部件也就是接头外部部件或接头内部部件可以以形状适配的方式被连接到旋转轴，使得该连接接头从旋转轴上非有意的释放得以避免。另一方面，该接头轴颈例如可具有齿以便确保良好的转矩传递到旋转轴。

附图说明

以下的本发明通过示例性的实施例并且结合附图内容将以更加详细的方式进行描述，其中

图1以示意性径向截面图示出了连接接头的第一示例性实施例；

图2示出了图1中的示例性实施例沿剖面线II的示意性截面图；

图3示出了图1中的示例性实施例沿剖面线III的示意性截面图；

图4以示意性径向截面图示出了具有在每种情况下彼此平行延伸的两个滚珠轨道的连接接头的第二示例性实施例；以及

图5a)、5b)示出了具有不同截面形状的滚珠轨道的两个示例性实施例。

具体实施方式

在图1中，根据本发明的连接接头1的第一示例性实施例最初以示意性径向剖视图的方式进行说明。该连接接头1具有接头外部部件2、接头中心部件3和接头内部部件4。通过第一和一个第二滚珠轨道5、6，接头外部部件2被安装成相对于接头中心部件3绕轴线A是可枢转的。此外，通过第三和第四滚珠轨道7、8，接头内部部件4被安装在接头中心部件3上使得接头内部部件4相对于接头中心部件绕枢转轴B是可枢转的。两个枢转轴A和B相对于彼此具有的90°的角度。正如在图1中可见的那样，在图1所示的连接接头的示例性实施例中，一方面，总共只需要四个滚珠轨道5、6、7、8用于传递所述第一旋转轴的旋转运动到第二旋转轴，并且另一方面用于相对于轴A和B通过枢转能够同时弯曲一定角度。

正如同样可以从图1所示的示例性实施例中所见的那样，该连接接头1是由金属薄片型材料而不是固体材料制造。因此，与在现有技术中已知的连接接头即主要具有固体材料或几乎为实心材料相比，所述连接接头1特别轻巧。优选地，例如通过辊旋压或轧成型方式被机械形成的圆形坯、管部件或者挤压压坯被使用。

所述接头外部部件、接头中心部件以及接头内部部件优选地由通过机械成型例如辊旋压所形成的挤压压坯、圆形坯或管状中空体进行制造。辊旋压是优选的制造方法，通过该方法，特别是在各个区域的各种壁厚度也可以被没有问题地实现。在此，根据本发明的连接接头1不依赖于滚珠轨道的区域里的额外措施；这意味着原则上无需滚珠保持器来实施连接接头。然而，特别是实现与滚珠轴承的滚珠类似的简单滚珠保持架也是可以设想的。

优选地，设置有滚珠轨道的所述接头外部部件2的、所述接头中心部件3的以及所述接头内部部件4的区域都是在成型后进行热处理。由此，特别低的磨损敏感性成为可能并且同时确保比较高的转矩传递也是可能的。为了尽可能均匀地分别实现力传递或转矩传递，轨道5、6、7、8的滚珠5a、6a、7a、8a被布置在共同的半径9上。

图2沿截面轴线II以示意性剖视图示出了安置在接头外部部件2与接头中心部件3之间的两个滚珠图5a、5b部设置在滚珠轨道5里。所述接头中心部件3被设置使得其绕枢转轴B至少40℃角度是可枢转的，所述枢转轴B从附图平面伸出的，从而使得最大枢转轴角α为至少80°。如图2中由虚线所示出的那样，在接头中心部件包括接头内部部件绕枢转轴B枢转的过程中，所述滚珠5a和5b改变它们的位置。

所述第一示例性实施例沿截面轴线III的示意性剖视图现在在图3中进行描述，其中，所述滚珠8a、8b被以该种方式设置在接头内部部件4和接头中心部件3之间，即在滚珠轨道8中的所述滚珠8a、8b可以相对于接头中心部件移动。所述接头内部部件4可以通过绕从附图平面突出的枢转轴A被枢转至少40°，从而绕枢转轴A的最大枢转角α为至少80°。

在图3中进一步说明了面对第一旋转轴方向的所述接头外部部件2a的端部具有设置有齿12的接头轴颈2b，例如，所述接头轴颈2b可以以形状适配的方式被连接到旋转的从动部件例如变速箱。

第二示例性实施例的径向剖视图，其与图1所示的第一示例性实施例不同之处在于：在每种情况下两个平行的滚珠轨道5'、5”、6'、6”，7'、7”、8'、8”而不是单个滚珠轨道被设置以便绕枢转轴A和B的枢转运动成为可能，这已经在图4中示出了。此外，正如已经被指出的那样，所述两个平行的滚珠轨道用作从所述第一旋转轴通过接头外部部件2'、接头中心部件3'传递扭矩到接头内部部件4'并且因此传递到第二旋转轴。在图4中，用于提供在滚珠轨道中的滚珠的滚珠保持架例如使用附图标记10'来标示。然而，在图1以及在图4的本示例性实施例都不需要滚珠保持架。

滚珠轨道的横截面的各种实施例被示出在图5a)和图5b)中。例如，图5a)示出了图1中的第一实施方式的滚珠8a。所述接头中心部3连同接头内部部件4一起在此形成了具有椭圆形横截面的滚珠轨道8。由此，滚珠仅仅由两个接触线进行支撑。所述接触线以剖视图方式被示出在两个截面之间并且达到具有特别低的摩擦值的程度。同样可以由图5b)所示的具有有镜像尖拱的横截面的一个滚珠轨道来实现。在此，同样地，引导滚珠的仅仅两个环形接触表面或接触线分别被配置。由此，在滚珠轨道上的滚珠间隙被减少，并且在滚珠轨道上的滚珠摩擦同时被保持得尽可能低。

如图5a)和5b)所示，在具有增加的或减少的外直径的区域里的所述接头中心部件3以及接头内部部件4相对于设置在各自滚珠轨道里的所述滚珠例如滚珠8a具有大于45°的接触角β。这也适用于接头外部部件2和接头中心部件3以及在各自滚珠轨道5、6里相关联的滚珠5a、6a，使得所述滚珠以特别精确的方式被引导在滚珠轨道上。

Claims (10)

1.用于从第一旋转轴向第二旋转轴传递旋转运动的连接接头(1)，其具有接头外部部件(2)、接头中心部件(3)和接头内部部件(4)，其中，为了传递该旋转运动，所述接头外部部件(2)被连接到第一旋转轴并且所述接头内部部件(4)被连接到所述第二旋转轴，以及滚珠(5a、6a、7a、8a)被设置在滚珠轨道(5、6、7、8)里，在所述滚珠轨道(5、6、7、8)里的滚珠(5a、6a、7a、8a)可以相对于所述接头外部部件(2)、接头中心部件(3)和接头内部部件(4)改变它们的位置，

其特征在于，通过位于被设置在所述接头外部部件(2)和所述接头中心部件(3)之间的至少一个第一滚珠轨道和第二滚珠轨道(5、6)里的滚珠(5a、6a)，所述接头外部部件(2)相对于所述接头中心部件(3)绕第一枢转轴A被可枢转地安装，

通过位于被设置在所述接头内部部件(4)和所述接头中心部件(3)之间的第三滚珠轨道和第四滚珠轨道(7、8)里的滚珠(7a、8a)，所述接头内部部件(4)相对于所述接头中心部件(3)绕第二枢转轴B被可枢转地安装，所述第一枢转轴A和第二枢转轴B相对于彼此成90°角，并且所述滚珠(5a、6a、7a、8a)被设置在滚珠轨道(5、6、7、8)里，使得通过所述滚珠轨道(5、6、7、8)的滚珠(5a、6a、7a、8a)，所述旋转运动经由所述接头中心部件(3)从所述接头外部部件(2)向所述接头内部部件(4)是可传递的，反之亦然，

其中，在所述滚珠轨道(5、6、7、8)中的滚珠(5a、6a、7a、8a)被设置在所述连接接头(1)的径向平面内的共同半径(9)上。

2.根据权利要求1所述的连接接头，其特征在于，至少两个滚珠(5a、5b、8a、8b)被设置在每个滚珠轨道(5、6、7、8)里。

3.根据权利要求1或2所述的连接接头，其特征在于，所述滚珠轨道(5、6、7、8)以这样的方式被构造，使得所述接头外部部件(2)和/或接头内部部件(4)分别在绕第一和第二枢转轴A、B的每个方向上可枢转至少40°角。

4.根据权利要求1或2所述的连接接头，其特征在于，所述接头外部部件(2)具有设置有被增大外直径的区域并且所述接头中心部件(3)具有用于接收所述第一滚珠轨道(5)和第二滚珠轨道(6)的滚珠(5a、6a)的被减小外直径的相关联区域，并且所述接头中心部件(3)具有设置有被增大外直径的区域并且所述接头内部部件(4)具有用于接收所述第三滚珠轨道(7)和第四滚珠轨道(8)的滚珠的被减小外直径的相关联区域。

5.根据权利要求1或2所述的连接接头，其特征在于，在具有被增加或减小的外直径的区域里的所述接头外部部件(2)、所述接头中心部件(3)和/或接头内部部件(4)相对于被设置在各自滚珠轨道(5、6、7、8)里的滚珠具有大于45°的接触角。

6.根据权利要求1或2所述的连接接头，其特征在于，所述接头外部部件(2)、所述接头中心部件(3)和/或接头内部部件(4)是由旋转对称的圆形坯、管部件或者通过成型形成的挤压压坯进行制造的。

7.根据权利要求1或2所述的连接接头，其特征在于，所述接头外部部件(2)、所述接头中心部件(3)和/或接头内部部件(4)在成型形成后部分或全部地进行热处理。

8.根据权利要求1或2所述的连接接头，其特征在于，在每种情况下，至少两个滚珠轨道(5'、5”、6'、6”、7'、7”、8'、8”)被构造为彼此平行延伸的两个滚珠轨道。

9.根据权利要求1或2所述的连接接头，其特征在于，具有用于连接第一和第二旋转轴的紧固装置(12)的接头轴颈(2b)被分别设置在面对所述第一旋转轴方向的所述接头内部部件(4)的端部上，和/或在面对所述第二旋转轴方向的所述接头外部部件(2)的端部上。

10.根据权利要求6所述的连接接头，其特征在于，所述接头外部部件(2)、所述接头中心部件(3)和/或接头内部部件(4)是由旋转对称的圆形坯、管部件或者通过施加辊旋压时形成的挤压压坯进行制造的。