CN106286619A - 用于万向节的万向节叉和万向节 - Google Patents

用于万向节的万向节叉和万向节 Download PDF

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Abstract

用于万向节的万向节叉，其中万向节叉可围绕旋转轴线的旋转驱动，并具有如下：带有第一轴承孔的第一叉臂和带有第二轴承孔的第二叉臂，其中第一轴承孔和第二轴承孔被设置为以轴承轴线为中心，轴承轴线与旋转轴线在节中心以直角相交，叉臂具有径向于旋转轴线的外部部分和邻近于外部部分的内部部分，以及叉臂的壁厚径向于在正交于旋转轴线的平面中的轴承轴线并通过节中心在相对于内部部分的外部部分中减小，其特征在于，每个叉臂具有至少两个凹槽，其被设置在相应的轴承孔的相对两侧，和凹槽被设置为至少部分地平行于旋转轴线。

Description

用于万向节的万向节叉和万向节
技术领域
本发明涉及一种用于万向节的万向节叉和带有该万向节叉的万向节，其中万向节叉是可旋转驱动的围绕旋转轴线，并具有带有第一轴承孔的第一叉臂和带有第二轴承孔的第二叉臂，其中第一轴承孔和第二轴承孔被设置为中心于轴承轴线，其与旋转轴线在节中心成直角相交，其中叉臂具有，径向于旋转轴线，外部部分和邻近于外部部分的内部部分，并且其中所述叉臂的壁厚，在正交于旋转轴线并穿过节中心的平面内径向于轴承轴线，在相对于内部部分的外侧部分中减小。
背景技术
DE 29 00 846 A1已经公开了这种类型的万向节叉，其中万向节叉是由金属片制成。
万向接头包括两个万向节叉，其中两个万向节叉的叉臂以铰接的方式经由交叉部轴颈十字组件彼此连接。交叉部轴颈十字组件包括带有四个轴颈的交叉部，从基体凸出，其中相应的两个轴颈以中心的方式成对的设置在共同轴承轴线上。轴颈通过轴承装置被支撑在叉臂的轴承孔中。通常使用滚动元件轴承，其被设置在轴承衬套中，其中轴承衬套容纳在轴承孔中。滚动元件轴承的滚动元件在通过各自的轴颈形成内轴承面上滚动并在通过轴承衬套形成的外轴承面上滚动，被插入轴承孔中或通过轴承孔本身。在扭矩从两个万向节叉中的一个传递到另一个万向节叉期间产生更高的载荷。在这种情况下，叉臂的硬组件和带有扭矩传递的更大杠杆臂的区域吸收较大部分的载荷。这些更高载荷的区域被设置为，相对于旋转轴线，径向向外，即在轴颈的端部远离轴颈体。
DE 103 03 291 A1公开了一种用于实现更恒定载荷分布的交叉部，在其中设置在共同的轴颈轴上的至少两个轴颈的内轴承面，由轴颈的外周面或衬套的外圆周面分别表示，安装在轴颈上。内轴承面具有分别一个第一轴承面部分，设置在旋转对称的包络面，同轴地设置到各个轴颈轴线，和分别的第二轴承面部分，其设置在包络面内，其在从基体到各自的自由端的方向延伸具有相对于各自的轴颈轴线连续减小的距离，并且其跨过各自的轴颈的部分圆周面延伸。
由于第二轴承面部分相对于各自的轴颈轴线在轴向方向相对于轴颈轴线具有连续减小的距离延伸，轴承力的载荷分布被确保在轴向方向上。此外，第二轴承面部分仅沿着外周面的一部分延伸，从而在主载荷区域实现最大载荷的减小。
然而，不利的是，交叉部轴颈十字组件的轴颈不得不均经过相对笨重的制造，以形成相应的轴承面部分。
DE 199 53 963 A1公开了一种解决方案，其中在轴承孔的圆柱形壁上提供有凹槽，它沿圆周的一部分延伸，并在轴颈轴线的轴向方向上具有变化的深度。交叉部的轴颈通过滚动元件轴承安装在轴承衬套中，其中轴承衬套被容纳在轴承孔中。因此，在凹槽的区域中，其位于主载荷区域的区域内，轴承衬套的变形被启用，使得最大载荷量减少。
DE 1 425 952 A1公开了用于在滚动元件轴承中降低最大载荷的轴，在横截面中形成为椭圆形，并且其以滚动元方式被支撑在环内。在主载荷区域的区域中，轴的曲率半径最大，使轴承载荷被分布到多个滚动元件体，比在实施例中，在其中轴的横截面形成为圆形。然而，缺点是在轴的轴向方向上没有实现轴承载荷分布。
DE 29 33 505 A1公开了一种带有滚动地支撑在轴承衬套中的轴颈的轴颈交叉部元件。轴承衬套被容纳在万向节叉的轴承孔中。轴承衬套的外周面基本上是圆柱形的，并且在主载荷区域的区域中具有扁平，其沿着圆周的一部分延伸，并且在轴颈轴线的方向上，从基体开始，在其上形成轴颈，在到轴颈的各自自由端的方向上接近轴颈轴线。
对于在轴向方向上相对于轴颈轴线的轴承载荷分布而言，DE 1 122 781 B公开了带有轴颈的交叉部部，其外周面形成为圆锥。然而，在这种情况下，在圆周方向上没有轴承载荷分布可以实现。此外，滚动元件体位于低载荷不跨过它们的整个纵向延伸邻接轴承孔的轴承面。
发明内容
本发明的目的是，提供一种具有增长的寿命的、用于万向节的万向节叉。
该目的通过具有权利要求1的特征的万向节叉来实现。优选实施例由从属权利要求来得到。
通过相对于旋转轴线在沿着轴承孔的外部部分减小叉臂的壁厚在这些外部部分中获得交叉部的轴颈的支撑的减小，而叉臂在减小的壁厚的区域中被减弱且相应的更加弹性。通过外部部分的赫兹应力减小，万向节叉的轴承的寿命成比例地增大。沿轴承孔的内部部分，相对于旋转轴线，相反载荷更高。由于然而这些内部部分的载荷比外部部分少，在轴承轴线方向上实现恒定载荷，其也导致寿命的提高。
用于每个叉臂，提供了两个凹槽，其被设置在各个轴承孔的相对两侧并平行于彼此并朝向旋转轴线延伸。凹槽是在本发明的意义上被认为平行于旋转轴线或彼此，如果这些被设置为轻微倾斜以用于可通过锻造工艺来制造，即，设置为与旋转轴线和与彼此成轻微的角度。相对于旋转轴线的角度偏差高达10度，因而，仍认为是在本发明的意义上平行。这近似相当于常规锻造倾斜。
优选地，壁厚从这样的平面开始减小，即该平面设置为正交于旋转轴线，并至少以围绕轴承轴线+/-45度的角度范围穿过万向节中心延伸。
根据优选实施例，壁厚没有在沿轴承孔的外部部分内减小，设置为径向于旋转轴线，在叉臂的自由端。换句话说，它可以提供，叉臂的壁厚在向轴承轴线的径向方向上被减少，轴承轴线在正交于旋转轴线的平面中且相对于另一个外部部分在叉臂的自由端区域中穿过外部部分中的节中心。
沿着轴承孔的外部部分相对于旋转轴线分别从轴承孔的外端开始，并跨过轴承孔的一部分纵向延伸在向旋转轴线的方向上延伸。随后直接到其中的是各自的内部部分，其中这些不强制必须向上延伸到轴承孔的内部端。因此，设置为完全向内的一部分邻接于内部是有可能的，其中所述完全向内部分的壁厚可再次相对于内部部分减小。
叉臂的壁厚可沿着围绕轴承孔的大部分圆周延伸，即，在超过围绕轴承孔的一半圆周上延伸，其中减小的部分可分割至少两个圆周部分。
在其提供的一个实施例中，叉臂具有相对于旋转轴线向外的凹槽，其沿轴承孔的外部部分的纵向延伸，由此壁厚被减小。凹槽相对于旋转轴线设置，在叉臂的外表面中。
万向节叉可以具有基部，叉臂从基部平行于彼此凸出。万向节叉优选的在轴承轴线和基部之间凹槽，其至少部分围绕轴承轴线延伸，以减小壁厚。
本发明一方面通过具有万向节叉的万向节实现，如上所述，其中万向节叉通过交叉部铰接的连接到另外的万向节叉。在这种情况下，另外的万向节叉也可以是如上所述的万向节叉。
在叉臂的自由端处的外部部分中叉臂的壁厚不会减小或没有凹槽设置在那里。
附图说明
优选实施例在下面利用附图详细进行说明。在此，示出了
图1 万向节轴的半纵剖视图，
图2 根据本发明的万向节叉的第一实施例的半纵剖视图，
图3 是图2所示万向节叉的局部剖视图，
图4 是图2所示万向节叉的侧视图，
图5 根据本发明的万向节叉的第二实施例的局部纵剖视图，
图6是 图5所示万向节叉的局部剖视图，
图7 是图5所示万向节叉的侧视图，
图8 穿过两个实施例中的万向节叉剖视图，其中上半部分示出了根据现有技术的万向节叉和下半部示出了图2所示万向节叉，
图9 作为锻造部件的图2所示万向节叉的第三实施例的半纵剖视图，
图10 是图9所示万向节叉的局部剖视图，
图11 作为锻造部件的图5所示万向节叉的第四实施例的半纵剖视图，
图12是 图11所示万向节叉的局部剖视图，
图13 万向节叉的第五实施例的半纵剖视图，
图14是 图13所示万向节叉的局部剖视图。
具体实施方式
图1示出了万向节轴1，它有两个万向节2、3以及连接两个万向节2、3并允许它们之间的距离进行变化的轴4。两个万向接头2、3被中心对准在旋转轴线X上。每包括以所谓的管轭的形式第一内万向节叉5、6，它们分别非旋转地连接到轴4，和以所谓凸缘轭形式的外万向节叉7、8，它们也分别非旋转地连接到轴4，以及交叉部轴颈十字组件9、9，第一万向节叉5，6和第二万向节叉7、8通过其枢转地彼此连接。
图1的万向节轴1被示为示意性绘图并且具有至少万向节叉，其对应于图2、3和4的以下的第一实施例或图5、6和7的以下第二实施例。万向节轴也可以具有多个根据以下实施例中的任一项的万向节叉。万向节叉的以下两个实施例形成为凸缘轭，使得这些可以作为外第二万向节叉7、8。后面纯粹是示例性的事实，使得左示的万向节的第二万向节叉由以下实施例之一来表示。显然，两个外或只有右外万向节叉可以形成为下面的描述。下面的实施例的万向节叉也可以形成为管轭，即，第一万向节叉，其中这些也可以具有下面实施例中的任意组合。
图2至4以不同的视图示出了第二万向节叉7的第一实施例。图2示出了局部纵剖视图，图3示出了局部剖视图，并且图4示出第二万向节叉7的侧视图。第二万向节叉7可绕旋转轴线X旋转，并且具有基部10，由此第一叉臂11和第二轭臂12彼此凸起平行且平行于旋转轴线X。在第一叉臂11内具有第一轴承孔13，并在第二叉臂12内具有第二轴承孔14。两个轴承孔13、14被中心对准在共同轴承轴线Y上并因此相互对齐。轴承轴线Y设置为与旋转轴线X成直角并相交在节中心M。第一轴承孔13和第二轴承孔14形成为通孔，并且，因此，相对于旋转轴线X通过各个叉臂11、12在径向方向上延伸。在叉臂中，如在随后更详细地描述，插入轴承衬套21以支撑的横的轴颈，其中轴承衬套21由锁定环固定，其搁置在绕轴承轴线Y延伸的锁定槽15内。
一方面，面向从叉臂11、12远离，基部10具有凸缘16，由此第二万向节叉7可以连接到被驱动或驱动组件。通常，代替凸缘也可以提供轴颈，它可以与图1的轴的轴组件进行连接。具有轴颈的实施例示出例如图11至14。那里示出的轴颈可以为这个或其它实施例中的类似的形状。
为了能够装入交叉部部，其中交叉部交叉部部4具有从基体凸出的轴颈，其设置为彼此成对居中的方式，并沿着相反的方向，第一叉臂11在第一自由端17具有向内的第一装配凹口19。第二叉臂12具有设置在第二自由端18和向内的第二装配凹口20。两个叉臂11、12，由此，形成镜面对称的平面，其设置为直角于轴承轴线Y，并包含旋转轴线X。装配凹口19、20只启用轴承孔13，14中的交叉部插入，其中，交叉部的轴颈以倾斜的方式穿过第一装配凹口19，然后插入第一轴承孔13。轴颈被如此深地插入第一轴承孔13，以致相对轴颈可穿过第二装配凹口20直到相反轴颈可由整个交叉部的位移被插入第二轴承孔14。然后，轴承衬套可以从外部插入轴承孔13、14，并且可以通过锁紧环固定，其被插入到锁定槽15中。
图8示出了通过第一叉臂11的剖视图，其中，下部，如图8所示，对应于图2至4的第二磁轭臂7。上部，在轴承轴线Y示出，对应于根据现有技术的普通万向节叉。
图8示出了具有第一轴承孔13的第一叉臂11。在其中插入轴承衬套21。该轴承衬套21容纳有滚子22形式的多个滚子单元，其被设置为居中于旋转轴线X且在两行上沿着轴承轴线Y。滚子22d在轴承衬套21的外轴承面23上滚动。滚子22在轴颈交叉部30的轴颈25的内轴承面24上滚动。交叉部30具有基体26，四个轴颈25从其上凸起，其中两个轴颈在轴承轴线Y上成对地分别对中并远离彼此指向。
轴承衬套21具有套筒壁31，其形成为筒状，并轴承衬套21通过它被插入第一轴承孔13。套筒壁21的内表面形成外轴承面23。此外，轴承衬套21具有套筒底28，其相对于节中心M向外侧关闭轴承衬套21。轴承衬套21通过搁置在锁定槽15中的锁定环29上的套筒底28支撑。
滚子22相对于在轴承衬套21中的轴向相对于轴承轴线Y的压板27滚动。在，其中，压板27被支撑在套筒底28。在其它方向上，滚子22通过环支撑，这里未示出，并连接在套筒壁31上，且保持在轴承衬套21中。在此环上，通常，还提供了密封装置，以在向着基体26的方向上相对于交叉部30密封轴承衬套21。由于明确的原因，无论是环或密封装置都未被示出。
轴颈，其设置为相对于基体26面向从轴颈25远离的方向，在第二叉臂中相应的支持。设置为垂直于轴承轴线Y并且也未被示出的轴颈在第一万向节叉的对应轴承孔中被支撑。因此，扭矩可在第二万向节叉7和第一万向节叉之间进行传递，从而万向节轴和万向节围绕旋转轴线X旋转。在这种情况下，力在图8中的绘制平面内产生，其只要第一万向节叉是驱动元件，从轴颈25作用到第一叉臂11上并通过轴承也作用到轴承面23，24和滚子22。第二万向节叉7的实施例的轴承载荷在下半部在万向节叉的表示下方以梯形的形式示出。根据现有技术的的万向节叉的轴承载荷在图8中在根据示出的上半部的万向节叉的实施例上示出为梯形。
首先，它是可识别的，从而轴承载荷相对于旋转轴线X径向向外侧是最高的，也如此杠杆臂对力传递是最大的。轴承载荷朝向内侧减小。据现有技术，它是可识别的，该轴承载荷径向在外侧的轴承载荷显著较大于径向在内侧的轴承载荷。
对于根据本实施例的均质轴承载荷，在图8的下半部示出的第一叉臂11的外表面32中提供有第一凹槽33。在图4中它是可见的，第一凹槽33相对于旋转轴线X被设置在第一轴承孔13的一侧并平行于旋转轴线X延伸。此外，提供有第二凹槽34，其提供在第一轴承孔13的另一侧并平行于旋转轴线X延伸。凹槽33、34向上延伸到第三凹槽35，其部分地围绕旋转轴线X延伸，并提供在第一叉臂11和凸缘16之间的基体10上。
由于第一凹槽33和第二凹槽34，壁厚d1在直角于旋转轴线X的截面中很小，即在正交于旋转轴线X并通过节中心M的平面中，其中，该平面对应于图8的图平面，在第一叉臂11的凹槽33、34的区域中，与在该区域中的最大壁厚d2相比，其随后，相对于旋转轴线X，朝向凹槽33、34向内。凹槽33、34的区域在这种情况下对应于沿着轴承孔的相对于旋转轴线X的外部部分A。附于此的是沿着轴承孔13的内部部分B。
在凹槽33、34中的外部部分A中的壁厚d1在本优选实例中小于剩余内部部分B的最大壁厚，其从凹槽33、34向内如下并且其相对于轴承轴线Y轴向重叠滚子。
因此，第一叉臂11在凹槽33，34的区域中被削弱，使得在该区域中的第一叉臂11可产生较高的弹性变形且轴承载荷在这个区域中降低。相应地，第一叉臂11的内部区域不得不吸收更高的载荷，使轴承载荷在此处增大。这在不那么陡峭的梯形中是明显的，这反映了在图8的描述的下半部分中的轴承载荷。产生的最高的轴承载荷，从而更小，并且最小轴承载荷比现有技术高。由此，实现在第一叉臂11中的轴颈25的轴承的寿命增加。
如图4可见，第一凹槽33和第二凹槽34向着凸缘16或基部10的方向延伸，至少到如此远，而第一轴承孔13向着旋转轴线X的方向延伸并在图4的侧视图中。在本实施例中甚至还比第一轴承孔13的延伸更远。
图5至7示出了第二万向节叉的第二实施例。组件或特征，其对应于第一实施例中的组件或特征，具有附图标记，其增加值100并且与第一实施例相联系的描述。
与第一实施例相比，两个凹槽33、34通过第三凹槽136、136′连接。第三凹槽136、136′在轴承轴线Y和基部10之间部分围绕轴承轴线Y延伸，且分别围绕轴承孔113、114。由于两个叉臂111、112被彼此镜像设置，在下文中针对第一第一叉臂111介绍。第一凹槽133从第一叉臂111的第一自由端117朝向基部110延伸，然后在圆周方向上连接第一凹槽136，其围绕第一轴承孔113延伸。第三凹槽136合并到第二凹槽134，这再次引导至第一自由端117。由此，壁厚不仅在与旋转轴线X成直角的横截面内降低，还在平面和基部110之间的区域中延伸，平面设置为与旋转轴线X成直角并且包括轴承轴线Y。
在所有的实施例中都具有它，叉臂的壁厚在沿着叉臂的自由端的轴承孔的外部部分并未减少，在此部分中也没有凹槽。
这种类型的凹槽133的设计是特别有利的，当第二万向节叉107形成为锻造部件时，其中锻造方向平行于轴承轴线Y延伸。
图9和10示出了第二万向节叉的第三实施例，其中，这形成为锻造部件。组件或特征，其对应于第一实施例的组件或特征，具有相同的附图标记，并且与第一实施例相联系的描述。
凹槽33，34设置为向旋转轴线X倾斜。它们被设置在锥形的围绕旋转轴线X的虚包络线上，其中锥形的包络线朝向凸缘16逐渐变细。近似平行于旋转轴线设置的第一和第二凹槽33、34特别适合于万向节叉，其生产为锻造部件，其中锻造方向平行于旋转轴线X延伸。
图11和12示出了第二万向节叉的第四实施例，其中这形成为锻造部件。组件或特征，其对应于第二实施例的组件或特征，具有相同的附图标记，并且与第二实施例相联系的描述。
凹槽33，34设置为向旋转轴线X倾斜。它们被设置在锥形的围绕旋转轴线X的虚包络线上，其中锥形的包络线朝向轴颈116逐渐变细。近似平行于旋转轴线设置的第一和第二凹槽33、34特别适合于万向节叉，其生产为锻造部件，其中锻造方向平行于旋转轴线X延伸。
此外，第二万向节叉107不具有凸缘，但具有用于连接到轴的元件的轴颈137。
图13和14示出了第二万向节叉的第五实施例，其中这形成为锻造部件。组件或特征，其对应于第四实施例的组件或特征，具有相同的附图标记，并且与第四实施例相联系的描述。
第一、二和三凹槽133、134、136如此的设置，它们特别适合于在锻造部件中，在其中锻造方向横向于旋转轴线X延伸。
附图标记清单
1 万向节轴
2 万向节
3 万向节
4 轴
5 第一万向节叉
6 第一万向节叉
7，107 第二万向节叉
8 第二万向节叉
9，9’ 交叉部轴颈十字组件
10，110 基部
11，111 第一叉臂
12，112 第二叉臂
13，113 第一轴承孔
14，114 第二轴承孔
15，115 锁定槽
16，116 凸缘
17，117 第一自由端
18，118 第二自由端
19，119 第一组件凹槽
20，120 第二组件凹槽
21 轴承衬套
22 滚子
23 外轴承面
24 内轴承面
25 轴颈
26 基体
27 压板
28 套筒底
29 锁定环
30 交叉部
31 套筒壁
32 上表面
33，33’，133，133’ 第一凹槽
34，34’ 第二凹槽
35，35’，135，135’ 凹槽
136，136’ 第三凹槽
137 轴颈
A 外部部分
B 内部部分
M 节中心
X 旋转轴线
Y 轴承轴线。

Claims (8)

1.用于万向节(2)的万向节叉(7，107)，其中所述万向节叉(7，107)可旋转驱动地围绕旋转轴线(X)并具有如下：
带有第一轴承孔(13，113)的第一叉臂(11，111)和
带有第二轴承孔(14，114)的第二叉臂(12，112)，
其中，所述第一轴承孔(13，113)和所述第二轴承孔(14，114)被设置为以轴承轴线(Y)为中心，所述轴承轴线与所述旋转轴线(X)在节中心(M)以直角相交，
其中，所述叉臂(11，12，111，112)具有径向于所述旋转轴线(X)的外部部分(A)和邻近于所述外部部分(A)的内部部分(B)，并且其中，所述叉臂(11，12，111，112)的壁厚(d1)径向于在正交于旋转轴线(X)的平面中的轴承轴线(Y)并通过节中心(M)在相对于内部部分(B)的外部部分中减小，
其特征在于
每个叉臂(11、12)具有至少两个凹槽(33，33′，34，34’)，其被设置在相应的轴承孔(13，14)的相对两侧，以及
所述凹槽(33，33，34，34)被设置为至少部分地平行于所述旋转轴线(X)。
2.根据权利要求1所述的万向节叉，
其特征在于，
所述叉臂(11，12，111，112)的壁厚(d1)在径向于轴承轴线(Y)的方向上减少，所述轴承轴线位于正交于所述旋转轴线(X)的平面中且相对于所述叉臂(11，12，111，112)的自由端区域中的外部部分穿过所述外部部分(A)中的节中心(M)，所述节中心径向于所述旋转轴线(X)设置且位于包含旋转轴线(X)和所述轴承轴线(Y)的平面中。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的万向节叉，
其特征在于
所述外部部分(A)分别从所述轴承孔(13，14，113，114)的一外端在朝向所述旋转轴线(X)的方向延伸。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的万向节叉，
其特征在于
所述叉臂(11，12，111，112)的壁厚(d1)在交叉部过大部分围绕所述轴承孔(13，14，113，114)的圆周减小。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的万向节叉，
其特征在于
所述叉臂(11，12，111，112)具有相对于旋转轴线(X)向外于凹槽(33，33’，34，34’，133，133’，134，134’，136，136’)，其沿着所述轴承孔(13，14，113，114)的外部部分的纵向延伸而延伸。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的万向节叉，
其特征在于
所述万向节叉(7，107)具有基部(10，110)，所述叉臂(11，12，111，112)从其彼此平行凸起，并且
所述万向节叉(7，107)具有分别在所述轴承轴线(Y)和所述基部(10，110)之间的第三凹槽(136，136’)，其至少部分地围绕所述轴承轴线(Y)延伸。
7.带有根据前述权利要求中的任一项所述的万向节叉(7，107)的万向节(2)，
其特征在于
所述万向节叉(7，107)经由交叉部(30)铰接地连接到另外的万向节叉(5)。
8.根据权利要求7所述的万向节，
其特征在于
所述另外的万向节叉(5)是根据权利要求1-8所述的万向节叉。
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