CN107002766A - 万向轴，尤其是十字万向轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种万向轴，尤其是十字万向轴，其带有第一轴向联接端部和第二轴向联接端部；带有中间部分，其将第一联接端部通过至少一个转动接头或通过每联接端部至少一个转动接头与第二联接端部呈扭转刚性地和铰接地连接；其中，中间部分设置有在万向轴的纵轴线上的长度补偿件，包括管状的第一轴元件以及管状的或杆状的第二轴元件，第一轴元件具有至少一个带有沿纵轴线方向延伸的、分布在周边上的内齿的内齿部并且与第一联接端部联接，并且第二轴元件具有至少一个带有沿纵轴线方向延伸的、分布在周边上的外齿的外齿部并且与第二联接端部联接。根据本发明的万向轴的特征在于，在第一轴元件和第二轴元件之间设置有至少一个中间套筒，其具有至少一个带有沿纵轴线方向延伸的、分布在周边上的内齿的中间套筒内齿部以及至少一个带有沿纵轴线方向延伸的、分布在周边上的外齿的中间套筒外齿部，并且能沿纵轴线方向相对于第一轴元件和第二轴元件移动，并且在此呈扭转刚性地通过中间套筒外齿部与第一轴元件以及通过中间套筒内齿部与第二轴元件直接或间接地联接。

Description

万向轴，尤其是十字万向轴

技术领域

本发明涉及一种万向轴，尤其是针对如下应用的十字万向轴，其中，万向轴在第一运行状态下以比较短的轴向长度来使用以便传递转矩或驱动功率，并且在第二运行状态下以比较大的轴向长度来使用以便传递转矩或驱动功率。这意味着的是，万向轴必须既能够在带有较短的轴向长度的状态下也能够在带有较长的轴向长度的状态下用于传递预定的转矩(额定转矩)，尤其是相同的转矩。

背景技术

设计用于之前提到的用途的万向轴具有轴向的长度补偿件，其也被称为伸缩功能。这些万向轴例如根据本发明的使用目的在碾压机中用于借助驱动机器驱动工作辊子。带有长度补偿件的公知的万向轴具有在两个轴向联接端部之间的中间部分，其中，中间部分具有管状的带有内齿部的第一轴元件和杆状的带有外齿部的第二轴元件。内齿部和外齿部相互嵌接，以便一方面将转矩从内部分传递到外部分，或者相反地从外部分传递到内部分。此外，相互嵌接的齿部能够实现内部分(第二轴元件)从外部分(第一轴元件)移出，而不会失去齿部的嵌接。

针对印刷文献类的现有技术参考DE 20 2004 000 838 U1，其已经公知的特征在权利要求1的前序部分中概括。针对另外的印刷文献类的现有技术参考JP 2012-21594 A和US 8 419 555 B2。

在开头提到的类型的带有轴向的长度补偿件的万向轴中不利的是，万向轴具有很大的轴向长度，其不适用于碾压机中的经常要求的很小的轴向结构空间。制约长度的是，即使在第二轴元件从第一轴元件驶出的状态下，两个轴元件的足够的轴向交叠也是必要的，以便可靠地通过两个齿部的轴向的支撑区域相互传递必要的转矩或必要的驱动功率。在齿部之间的太短的轴向的支撑区域会难免产生高的力或表面压力，其会导致提前的磨损或损坏齿部或承载齿部的轴元件。

发明内容

本发明的任务是说明一种带有轴向的长度补偿件的万向轴，尤其是十字万向轴，其尽管存在可能的大的轴向延伸尺寸，但还是具有短的最小的轴向长度，以便也可以使用在小的轴向结构空间中，尤其是碾压机的驱动系中。

根据本发明的任务通过带有权利要求1的特征的万向轴解决。在从属权利要求中说明了本发明的有利的和特别适宜的设计方案。

根据本发明的尤其是实施为十字万向轴的万向轴具有第一轴向联接端部和与第一轴向联接端部相反的第二联接端部。在两个轴向联接端部之间设置有中间部分，其将第一联接端部通过至少一个转动接头与第二联接端部连接。尤其地，在中间部分和第一联接端部之间设置有第一转动接头，在中间部分和第二联接端部之间设置有第二转动接头。

两个转动接头能够实现将相应的联接端部铰接地与中间部分联接，并且同时，在中间部分和联接端部之间得到呈扭转刚性的(drehstarre)连接。一个或多个转动接头尤其是实施为十字万向节。

中间部分设置有在万向轴的纵轴线上的长度补偿件，这意味着中间部分可以彼此驶离以及合拢，以便改变中间部分的轴向长度，并且因此改变第一联接端部和第二联接端部的轴向距离。像开头阐明的那样，长度补偿件在此有利地设计成其在每个或多或少移出的状态下都使得能够借助万向轴实现转矩传递，其中，最大可传递的转矩或最大可传递的驱动功率尤其是在每个状态下至少是基本上相同的。

代替中间部分或附加于中间部分，万向轴、尤其是十字万向轴的端部部分也可以设置有根据本发明的长度补偿件。端部部分定位在中间部分与万向轴的两个联接端部的其中一个之间，或者定位在相对中间部分的延长部中，有利地定位在相应的转动接头与配属的联接端部之间。因此，端部部分可以通过转动接头与中间部分分开，并且在其自由轴向端部上具有联接端部。联接端部可以是来自中间部分的端部部分的第一联接端部。在多件式的端部部分中相反地，联接端部可以跟随来自中间部分的一个或多个前置的联接部。

根据本发明，中间部分和/或端部部分的长度补偿件通过管状的第一轴元件以及管状的或杆状的第二轴元件形成，第一轴元件具有至少一个带有沿纵轴线方向延伸的、分布在周边上的内齿的内齿部，并且第二轴元件具有至少一个带有沿纵轴线方向延伸的、分布在周边上的外齿的外齿部。第一轴元件尤其是通过第一转动接头与第一联接端部联接。第二轴元件尤其是通过第二转动接头与第二联接端部联接。当长度补偿件设置在端部部分中时，第一轴元件因此相应有利地直接与第一联接端部联接，并且第二轴元件间接地与第二联接端部联接，也就是说至少通过接在中间的中间部分，尤其是通过第一转动接头和中间部分，并且根据关于第一转动接头、中间部分和第二转动接头的实施方式与第二联接端部联接。

根据本发明，现在在第一轴元件和第二轴元件之间设置有至少一个中间套筒，其具有至少一个带有沿纵轴线方向延伸的、分布在周边上的内齿的中间套筒内齿部和至少一个带有沿纵轴线方向延伸的、分布在周边上的外齿的中间套筒外齿部，并且沿纵轴线方向不仅能相对于第一轴元件也能相对于第二轴元件移动，并且在此通过中间套筒外齿部与第一轴元件以及通过中间套筒内齿部与第二轴元件直接或间接地联接。

当设置刚好一个中间套筒时，则中间套筒外齿部与第一轴元件的内齿部处于齿嵌接中，并且中间套筒内齿部与第二轴元件的外齿部处于齿嵌接中。当设置多个径向相互交错的中间套筒时，在径向上最外面的中间套筒的中间套筒外齿部相应地与第一轴元件的内齿部处于齿嵌接中，并且在径向上最里面的中间套筒的中间套筒内齿部与第二轴元件的外齿部处于齿嵌接中，并且各个在径向外部在第二中间套筒上滑动的第一中间套筒的中间套筒内齿部与各个第二中间套筒的中间套筒外齿部处于齿嵌接中。

根据本发明的有利的实施方式，在中间部分中或者在端部部分设计有长度补偿件时在端部部分中设置有多个轴向止挡部，它们限制了第二轴元件从至少一个中间套筒中的轴向移出，或者在多个中间套筒的情况下限制了从径向最里面的中间套筒中的轴向移出，并且限制了至少一个中间套筒从第一轴元件的轴向移出，在多个中间套筒的情况下限制了径向最外面的中间套筒从第一轴元件的轴向移出。当设置多个中间套筒时，相应地可以设置一个或多个轴向止挡部，其限制了各个内中间套筒从各个外中间套筒的移出。

通过轴向止挡部确保了齿部的相互嵌接的足够的轴向长度。

尤其是设置有第一轴向止挡部，其包括在第一轴元件上的第一贴靠面和中间套筒上的或在设置多个中间套筒的情况下在最外面的中间套筒上的第二贴靠面，其中，第一和第二贴靠面在轴向方向上彼此相反地定位在端侧上。

有利地设置有第二轴向止挡部，其包括在第一中间套筒上的或在设置多个中间套筒的情况下在最里面的中间套筒上的第一贴靠面以及第二轴元件上的第二贴靠面，其中，第一和第二贴靠面在轴向方向上彼此相反地定位在端侧上。

第一和第二贴靠面有利地分别具有环形形状。

根据实施方式，至少一个所提到的第二贴靠面、多个或所有第二贴靠面分别通过在端侧上螺接在第二轴元件或中间套筒上的环片形成，并且定位在环片的面对第二轴元件或中间套筒的端侧的一侧上。

至少一个所提到的第一贴靠面、多个第一贴靠面或所有第一贴靠面可以通过中间套筒或第一轴元件上的径向向内凸出的凸缘形成，也就是说，相应地通过中间套筒上的第一凸缘和轴元件上的第二凸缘形成，或者在多个中间套筒的情况下通过相应的凸缘，尤其是每中间套筒的凸缘形成。

特别有利的是，轴向止挡部定位成将第二轴元件从直接包围该第二轴元件的中间套筒，也就是径向内中间套筒(然而其可以是唯一的中间套筒)的移出限制到其轴向长度的一半上或更少，并且将直接被第一轴元件包围的中间套筒，也就是说径向外中间套筒，尤其是唯一的中间套筒从第一轴元件的移出限制到其轴向长度的一半上或更少。轴向长度在此涉及各个移出的构件。

有利的是，在中间部分中和/或在端部部分中设置有随动止挡部，其在第二轴元件移入时在端侧止挡在中间套筒上，以便使中间套筒随动。由此实现限定的移入和因此移入的或完全移入的中间套筒的限定的定位。随动撞击部同时尤其是中止止挡部，其阻止了中间套筒太远地套到第二轴元件上并且卡住。

在中间部分中和/或在端部部分中可以设置有中止止挡部，中间套筒在移入第一轴元件时在端侧止挡在中止止挡部上。该中止止挡部阻止了中间套筒太远地移入到第一轴元件中。

根据本发明的有利的实施方式设置有径向引导部，径向引导部在中间套筒的移出的端部上径向地引导中间套筒，并且在中间套筒中，在中间套筒的内端部的区域中径向地引导第二轴元件。当设置有多个中间套筒时，相应的径向引导部可以设置在各个内中间套筒上，设置在其内端部上，以便在包围的中间套筒中引导移出和移入的内中间套筒。

径向引导部可以例如实施在一个或多个构件上，其形成一个第二贴靠面，或者其形成多个第二贴靠面。例如，形成第二轴元件上的第二贴靠面的和/或形成中间套筒上的第二贴靠面的构件、尤其是环片，以及/或者形成中间套筒上的第一贴靠面的和/或形成第一轴元件上的第一贴靠面的构件、尤其是凸缘，同时构造出径向引导部。这种径向引导部同时可以用于使相互滑动的元件相对彼此定心。

尤其是当在万向轴的轴向联接端部上设置有用于套到轴颈，尤其是扁平轴颈上的连接毂时，第一轴元件和第二轴元件可以通过弹簧储能器、尤其是压缩弹簧在彼此驶离的意义下相互预紧，尤其是压缩预紧。

第一轴元件、一个或多个中间套筒和第二轴元件之间的接触部位，尤其是一个或多个或所有所提到的贴靠面和/或止挡部可以设置有抗磨损的涂层，或者被硬化，尤其是边缘层被硬化，以便减少可能的磨损。尤其是考虑到涂层或通过氮化导致的涂层和/或通过表面硬化或感应硬化导致的边缘涂层硬化。此外，也可以将例如由聚酰胺、PEEK或青铜构成的滑动轴承材料设置在相应的部位上。相应的措施也可以设置在径向引导部和/或定心部上。

附图说明

本发明随后将借助实施例和附图示范性地进行描述。其中：

图1示出根据本发明的第一实施例的处于最大收缩的状态下的万向轴；

图2示出处于最大移出的状态下的图1的万向轴；

图3示出根据图2的实施方式，然而带有中间套筒的经修改的中止止挡部；

图4示出根据图3的带有弹簧储能器的实施例；

图5示出类似于图1和4的实施方式，然而其带有缩短的齿部和附加的径向定心环；

图6示出一种实施例，在其中，在万向轴的端部部分中实施长度补偿件。

具体实施方式

在图1中看到带有第一轴向联接端部1和第二轴向联接端部的万向轴，它们分别通过转动接头3(在此为十字万向节)与中间部分4铰接地，然而呈扭转刚性地连接。每个转动接头3具有一个万向节十字头和相应两个容纳万向节十字头的万向节叉。然而，转动接头3也可以不同地设计，或者转动接头可以被精简。

中间部分4在万向轴的纵轴线5上具有长度补偿件，其中，纵轴线5与旋转轴线等同。为此，中间部分4包括管状的第一轴元件6和杆状的第二轴元件7。此外，在第一轴元件6和第二轴元件7之间设置有中间套筒8，其在第二轴元件的轴向长度的一部分上在周边上包围第二轴元件7，并且被第一轴元件6的轴向长度的一部分在周边上包围。在图示中，相应的轴元件6、7和中间套筒在纵轴线5下方以轴向截面图以划影线示出，而在纵轴线5的上方仅从外面在俯视图中看到第一轴元件6。

在所示的实施例中，中间部分4通过轴向法兰与转动接头3的万向节叉联接，转动接头与第一轴向联接端部1连接。然而这不是强制性的。

第一轴元件6具有内齿部9，其带有在周边上分布的内齿，内齿与中间套筒外齿部10的齿嵌接，以便一方面能够实现第一轴元件6相对中间套筒8的轴向移动，并且另一方面确保中间套筒8和第一轴元件6之间的转矩传递，即在每个或多或少地拉出的状态下都不衰减地确保中间套筒和第一轴元件之间的转矩传递。

中间套筒8具有中间套筒内齿部11，中间套筒内齿部相应地具有在周边上分布的内齿，其与第二轴元件7上的外齿部12的分布在周边上的外齿嵌接。在中间套筒内齿部11和外齿部12的协作方面，之前针对中间套筒外齿部10和内齿部9所描绘的内容是适用的。

现在参考图2描述了一种轴向止挡部，其确定了中间套筒8移出第一轴元件6的最大的轴向长度，并且确定了第二轴元件7移出中间套筒8的最大的轴向长度。然而在图1中也已经示出轴向止挡部，但是为了清晰起见没有用数字标明。

第一轴向止挡部具有第一轴元件6上的第一贴靠面13和中间套筒8上的第二贴靠面14。这在图3中也可以再次清楚地看到。当第一贴靠面13在端侧撞击在第二贴靠面14上时，中间套筒8不能够进一步沿轴向方向从第一轴元件6移出。

在所示的实施例中，第一贴靠面13通过第一轴元件6上的径向向内凸出的凸缘形成，而第二贴靠面14通过中间套筒8上的径向向外凸出的凸缘形成，其中，中间套筒上的径向向外凸出的凸缘通过在端侧上螺接到中间套筒8上的环片15提供。像能够从图1和2看到的那样，环片15在其相反的端侧上形成中止贴靠面16，其与第一轴元件6中的另外的中止贴靠面17协作，它们共同限制中间套筒8到第一轴元件6中的移入。

相应地，在中间套筒8中设置形式为径向向内凸出的凸缘的第一贴靠面13，其与第二轴元件7上的形式为径向向外凸出的凸缘的第二贴靠面14合作。第二贴靠面14在此也相应地通过环片15形成，环片在端侧上螺接到第二轴元件7上，并且在其后侧形成第一中止贴靠面16，其与第二中止贴靠面合作，以便限制将第二轴元件7到中间套筒8和第一轴元件6中的移入。在根据图2的实施例中，第一轴元件6中的第二中止贴靠面17也用于止挡第一轴元件6的第一中止贴靠面16，而根据图3，第二中止贴靠面17通过中间套筒8上的环片15形成。

同时，在根据图2的实施例中，形式为环的止挡部18在外部设置在第二轴元件7上，该止挡部形成用于中间套筒8的中止贴靠面19，因此，中间套筒不会太远地套到第二轴元件7上，或者第二轴元件7不会太远地移入到中间套筒8中。同时，当第二轴元件7移入到第一轴元件6中时，该止挡部18使中间套筒8随动。

第二轴元件7以其中止贴靠面16止挡在第一轴元件6的中止贴靠面17上。在根据图3的实施例中，该止挡部18可以在外部在第二轴元件7上被精简掉。

在所示的实施例中，轴向止挡部或环片15也用作径向的引导部20，以便改进齿部的定心，并且以便延长齿部的支撑长度。

根据图4的实施例在很大程度上相应于图3的实施例，然而在此设置有压缩弹簧21，其沿轴向方向在彼此驶离的意义下对第一轴元件6和第二轴元件7加载压力。由此可以阻止万向轴的轴向的联接端部从轴颈(轴向的联接端部套到其上)滑出。自然地，在在此未示出的实施方式中，轴向的联接端部也可以具有轴颈，由此，压缩弹簧21于是阻止该轴颈从相应的配属的毂中滑出。

在根据图5的实施例中，内齿部9和中间套筒内齿部11比较短地实施。中间套筒内齿部11因此具有相对中间套筒8的两个轴向端部的轴向间距，并且内齿部9具有相对第一轴元件6的自由端部，也就是说相对面对第二轴元件7的端部的轴向间距。附加地，在第一轴元件6的自由轴向端部上，同样在中间套筒8的相应的面对第二轴元件7的轴向端部上设置有定心环23。

根据图5的带有短的齿组和附加的定心环23的这种构造适用于如下应用情况，其中，比较短的处于嵌接中的齿部对于传递转矩是足够的，并且对轴元件6、7以及中间套筒8的长的型廓交叠仅需要用来阻止万向轴的弯断。具体而言，这种弯断通过轴向端部上的由定心环23形成的滑动轴承阻止。

借助图6清楚的是，长度补偿件也可以实施在端部部分22中，也就是说在轴向联接端部(在此是第二轴向联接端部2)和中间部分4之间，尤其是在轴向联接端部(在此是第二轴向联接端部2)和面对该轴向联接端部的转动接头3之间。针对其它细节参考之前的描述。

Claims (13)

1.万向轴，尤其是十字万向轴，

1.1带有第一轴向联接端部(1)和第二轴向联接端部(2)；

1.2带有中间部分(4)，所述中间部分将所述第一联接端部(1)通过至少一个转动接头(3)或通过每联接端部(1、2)至少一个转动接头(3)与所述第二联接端部(2)呈扭转刚性地和铰接地连接；

1.3其中，所述中间部分(4)和/或所述中间部分(4)与两个联接端部(1、2)的其中一个联接端部之间的端部部分(22)设置有在万向轴的纵轴线(5)上的长度补偿件，包括管状的第一轴元件(6)以及管状的或杆状的第二轴元件(7)，所述第一轴元件(6)具有至少一个带有沿纵轴线(5)方向延伸的、分布在周边上的内齿的内齿部(9)并且至少间接地与所述第一联接端部(1)联接，并且所述第二轴元件(7)具有至少一个带有沿纵轴线(5)方向延伸的、分布在周边上的外齿的外齿部(12)并且至少间接地与所述第二联接端部(2)联接；其特征在于，

1.4在所述第一轴元件(6)与所述第二轴元件(7)之间设置有至少一个中间套筒(8)，所述至少一个中间套筒具有至少一个带有沿纵轴线(5)方向延伸的、分布在周边上的内齿的中间套筒内齿部(10)以及至少一个带有沿纵轴线(5)方向延伸的、分布在周边上的外齿的中间套筒外齿部(11)，并且能沿纵轴线(5)方向相对于所述第一轴元件(6)和所述第二轴元件(7)移动，并且呈扭转刚性地通过所述中间套筒外齿部(10)与第一轴元件(6)以及通过所述中间套筒内齿部(11)与第二轴元件(7)直接或间接地联接。

2.根据权利要求1所述的万向轴，其特征在于，在所述中间部分(4)和/或所述端部部分(22)中设置有多个轴向止挡部，所述轴向止挡部限制了所述第二轴元件(7)从所述至少一个中间套筒(8)中的轴向移出，并且限制了所述至少一个中间套筒(8)从所述第一轴元件(6)中的轴向移出。

3.根据权利要求2所述的万向轴，其特征在于，第一轴向止挡部包括在所述第一轴元件(6)上的第一贴靠面(13)和在所述中间套筒(8)上的或在设置多个中间套筒(8)的情况下在最外面的中间套筒(8)上的第二贴靠面(14)，其中，第一和第二贴靠面(13、14)在纵轴线(5)方向上彼此相反地定位在端侧上，并且第二轴向止挡部包括在所述中间套筒(8)上的或在设置多个中间套筒(8)的情况下在最里面的中间套筒(8)上的第一贴靠面(13)以及在所述第二轴元件(7)上的第二贴靠面(14)，其中，第一和第二贴靠面(13、14)在纵轴线(5)方向上彼此相反地定位在端侧上。

4.根据权利要求3所述的万向轴，其特征在于，所述第一和第二贴靠面(13、14)分别具有环形形状。

5.根据权利要求3或4所述的万向轴，其特征在于，至少一个第二贴靠面(14)、多个或所有第二贴靠面(14)分别通过在端侧上螺接在所述第二轴元件(7)或所述中间套筒(8)上的环片(15)在所述环片(15)的面对端侧的一侧上形成。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的万向轴，其特征在于，至少一个第一贴靠面(13)、多个或所有第一贴靠面(13)通过所述中间套筒(8)或所述第一轴元件(6)上的径向向内凸出的凸缘形成。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的万向轴，其特征在于，所述轴向止挡部定位成将所述第二轴元件(7)从直接包围所述第二轴元件的中间套筒(8)的移出限制到所述第二轴元件的轴向长度的最多一半上或更少，以及将直接被第一轴元件(6)包围的中间套筒(8)从所述第一轴元件(6)的移出限制到所述中间套筒的轴向长度的最多一半上或更少。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的万向轴，其特征在于，在所述中间部分(4)和/或所述端部部分(22)中设置有止挡部(18)，其在所述第二轴元件(7)移入时在端侧止挡在所述中间套筒(8)上，以便使所述中间套筒随动。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的万向轴，其特征在于，在所述中间部分(4)和/或所述端部部分(22)中设置有中止止挡部，所述中间套筒(8)在移入所述第一轴元件(6)时在端侧止挡在所述中止止挡部上。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的万向轴，其特征在于，形成所述第二轴元件(7)上的第二贴靠面(14)的和/或形成所述中间套筒(8)上的第二贴靠面(14)的构件，尤其是环片(15)，以及/或者形成所述中间套筒(8)上的第一贴靠面(13)的和/或形成所述第一轴元件(6)上的第一贴靠面(13)的构件，尤其是凸缘，同时构造出径向引导部(20)和/或定心部。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的万向轴，其特征在于，所述第一轴元件(6)和所述第二轴元件(7)通过弹簧储能器、尤其是压缩弹簧(21)在彼此驶离的意义下相互预紧，尤其是压缩预紧。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的万向轴，其特征在于，所述内齿部(9)与所述第一轴元件(6)的轴向自由端部在轴向上间隔开地定位，所述中间套筒内齿部(11)与所述中间套筒(8)的一个或两个自由端部在轴向上间隔开地定位，所述中间套筒外齿部(10)与所述中间套筒(8)的一个或两个轴向自由端部在轴向上间隔开地定位，并且/或者所述外齿部(12)与所述第二轴元件(7)的轴向自由端部在轴向上间隔开地定位，其中，在相应的自由端部上设置有定心环(23)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的万向轴，其特征在于，所述端部部分(22)中的长度补偿件设置在第一轴向联接端部(1)或第二轴向联接端部(2)与将所述端部部分(22)与所述中间部分(4)联接的转动接头(3)之间。