CN1907748A - 带有中间轴承的驱动组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一用于驱动轴、特别是用于一机动车的动力传动系统中的推进轴的驱动组件，其包括：一中间轴承(31)；一恒速万向接头(34)；一包括一轴承座的轴颈(33)，该轴承座可转动地支承在中间轴承(31)内并在一轴承阻挡(30)和轴向固定装置之间延伸，且具有一第一轴颈直径(D1)，轴颈(33)还包括一自由轴颈端，其插入到一恒速万向接头(34)内并具有一第二轴颈直径(D2)，其中，第一轴颈长度(L1)在中间轴承(31)的轴承中心和接头中心(34)之间进行测量，且一自由的第二轴颈长度(L2)在轴向固定装置和接头中心之间进行测量；一滚动罩(43)借助于一第一轴环(45)连接到一外接头部分(35)，并借助于一第二轴环(46)定位在轴颈(33)上；其中，第二轴颈长度(L2)和第二轴颈直径(D2)之比小于2.0。

Description

带有中间轴承的驱动组件
技术领域
本发明涉及一用于驱动轴的驱动组件，特别是涉及用于机动车动力传动系统中的一推进轴的驱动组件。
背景技术
驱动组件包括一中间轴承、一恒速的万向接头、一轴颈，该轴颈可转动地保持在中间轴承内并借助于一自由的轴颈端插入到恒速万向接头的内接头部分内。驱动组件还包括一滚动罩，其借助于一第一轴环连接到外接头部分，并通过一第二轴环定位在轴颈上。
一带有一驱动轴和上述类型的中间轴承的驱动组件，例如，可从DE 196 52 100C1中得以了解。对于在一推进轴的弹性的中间轴承和毗连的恒速万向接头之间保持尽可能短的轴向距离，它一直被认为是理想的。然而，当使用滑叉式接头时，必须提供具有一较长长度的轴颈，因为它必须包括对应长的滚动罩，该滚动罩甚至在推进轴中发生极端轴向位移的条件下也可密封住接头，而不造成任何的损坏。
然而，迄今为止，当邻近推进轴的弹性中间轴承使用固定的接头时，必须使用布置在其间的相对长的轴颈长度的轴颈，以便可安装滚动罩的轴环以固定到轴颈上。对于定位夹紧带，所述滚动罩的轴环必须沿径向可自由地进入。这样一驱动组件可从DE 199 43 880 C1中得以了解。
现有技术的驱动组件导致全部推进轴的低的内弯曲频率，这样的频率在操作条件下不利地很容易达到，这可在中间轴承的区域内造成强烈的振动。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一用于驱动轴、特别是用于一机动车的动力传动系统中的推进轴的改进的驱动组件，该驱动组件包括一递增的内弯曲频率，其中，可减小中间轴承处的振动激励。
第一方案用于一驱动轴、特别是用于一机动车的动力传动系统中的推进轴的驱动组件，其包括一中间轴承；一恒速万向接头；一包括一轴承座的轴颈，该轴承座可转动地支承在中间轴承内并在一轴承阻挡和轴向固定装置之间延伸，且具有一第一轴颈直径D1，轴颈还包括一自由轴颈端，其插入到一恒速万向接头的内接头部分内并具有一第二轴颈直径D2，其中，第一轴颈长度L1在中间轴承的中心和恒速万向接头的接头中心之间进行测量，且其中，一自由第二轴颈长度L2在轴向固定装置和接头中心之间进行测量；一滚动罩借助于一第一轴环连接到恒速万向接头的一外接头部分，并借助于一第二轴环定位在轴颈上；其中，第二轴颈长度L2和第二轴颈直径D2之比小于2.0。
本发明方案的优点在于，轴颈特别紧凑并包括一相对短的长度，以增加驱动轴的内弯曲频率。这导致减小中间轴承处的振动，这具有减小磨损和延长寿命的优点。同时，以上提及的设备可做到的一点在于，滚动罩的第二轴环可自由地接近以满足组装的目的。
在一优选的实施例中，自由的第二轴颈长度L2和中间轴承区域内的第一轴颈直径D1之比小于1.8。此外，如果第一轴颈长度L1和恒速接头区域内的第二轴颈直径D2之比小于2.8，则就具有优点。第一轴颈长度L1和中间轴承31区域内的第一轴颈直径D1之比较佳地小于2.2。根据优选的实施例，轴颈包括一第三轴颈长度L3，它在滚动罩的第二轴环46和接头中心之间进行测量，其中，第一轴颈长度L1和第三轴颈长度L3之比大于1.8。在一优选的实施例中，滚动罩借助于一金属板环形帽连接到外接头部分，其中，金属板帽包括一帽长度L4，该长度在外接头部分和第一轴环之间进行测量，其中，第一轴颈长度L1和帽长度L4之比大于2.5。总的来说，以上测量结果导致一较短的轴颈，其可产生较高的驱动轴的内弯曲频率。
根据还有一优选的实施例，第一轴环形成到金属板环形帽内，而第二轴环借助于一夹紧带固定在轴颈上。滚动罩像一半圆环面朝向轴的轴承打开。滚动罩包括一壁部分，其连接第一轴环和第二轴环，且在伸展的状态下，即，恒速万向接头处于同轴对齐的状态，该壁部分包括一限定的拱形长度，其中，拱形长度应这样：即使恒速万向接头的铰接量小于最大铰接角，一材料伸长也会发生在滚动罩的壁部分内。滚动罩壁的中线相位的拱形长度和半圆环面形状的滚动罩的轴向延伸可以大大地减小，以使后者甚至在小于12°的相对小的铰接角下，尤其是7°下，可达到材料伸长范围。毋用赘言，这里采用的滚动罩是用于推进轴的特别的滚动罩，它不必根据所使用的恒速万向接头的可能较大的弯曲能力进行设计。
本发明的第二方案在于提供一用于驱动轴、特别是用于一机动车的动力传动系统中的推进轴的驱动组件，该驱动组件包括一中间轴承；一恒速万向接头；一包括一轴承座的轴颈，该轴承座可转动地支承在中间轴承内并在一轴承阻挡和轴向固定装置之间延伸，且具有一第一轴颈直径D1，轴颈还包括一自由轴颈端，其插入到恒速万向接头的内接头部分内并具有一第二轴颈直径D2，其中，第一轴颈长度L1在中间轴承的中心和恒速万向接头的接头中心之间进行测量，且其中，一自由第二轴颈长度L2在轴向固定装置和接头中心之间进行测量；一隔膜罩借助于一第一轴环连接到恒速万向接头的一外接头部分，并借助于一第二轴环连接到轴颈上；其中，第二轴颈长度L2和恒速万向接头区域内的第二轴颈直径D2之比小于1.25。
隔膜密封的形状允许进一步减小用来将隔膜密封固定在外接头部分上而设置的金属板套筒之间的距离，并因此还减小离弹性轴承套筒的设计中心和恒速万向接头的中心的轴向距离。这特别地导致驱动轴的高内弯曲频率。
较佳地，自由的第二轴颈长度L2和中间轴承区域内的第一轴颈直径D1之比小于1.1。此外，如果第一轴颈长度L1和恒速接头区域内的第二轴颈直径D2之比小于2.0，则就具有优点。第一轴颈长度L1和中间轴承区域内的第一轴颈直径D1之比小于1.55。
根据一优选的实施例，本发明提出一轴颈，其包括一第三轴颈长度L3，它在隔膜罩的第二轴环和接头中心之间进行测量，其中，第一轴颈长度L1和第三轴颈长度L3之比大于2.35。较佳地，隔膜罩借助于一金属板环形帽连接到外接头部分，其中，金属板环形帽包括一帽长度L4，该长度在外接头部分和第一轴环之间进行测量，其中，第一轴颈长度L1和帽长度L4之比大于3.0。总的来说，以上测量结果导致一特别短的轴颈，其可产生较高的驱动轴的内弯曲频率。
代替借助于一夹紧带固定第二轴环，当使用一隔膜罩时，可借助于一插入到对应的环形槽内的固定环，能将第二轴环固定到轴颈上。两个密封罩的所述第二轴环可接合轴颈的一对应的槽，该轴颈在座区域内也可具有一恒定的直径。或者，密封罩借助于其第二轴环也可接合中间套筒的一环形槽，该中间套筒保持在中间轴承和恒速万向接头之间的轴颈上。隔膜密封的形状较佳地是：环形的波动围绕一径向的中心平面摆动。在此情形中，甚至在恒速万向接头小的铰接角，尤其是小于7.5°的铰接角，较佳地甚至在小于3.5°的情况下，原理也允许所使用的隔膜密封达到弹性伸长的范围。所述轴承通常是弹性的中间轴承和相应地推进轴的中心轴承，这在若干个场合上已经提及过。
附图的简要说明
本发明接头密封的优选实施例示于附图中，并与现有技术的状态进行比较。
图1示出根据现有技术状态的包括一恒速万向接头和一中间轴承的驱动组件。
图2示出包括一恒速万向接头和一在第一实施例中的中间轴承的本发明的驱动组件。
图3示出包括一恒速万向接头和一在第二实施例中的中间轴承的本发明的驱动组件。
图4示出包括一恒速万向接头和一在第三实施例中的中间轴承的本发明的驱动组件。
具体实施方式
图1示出一机动车的推进轴的部分；图中可见一弹性的中间轴承11，其中，通过一滚动接触的轴承支承一轴颈13。为此，轴颈13包括一轴承座，其在轴承阻挡10和固定内轴承座圈的轴向固定装置之间延伸。一呈反向轨接头形式提供的恒速万向接头14连接到轴颈13。接头的最重要部件是一外接头部分15、一内接头部分16、扭矩传递球17，以及一滚球隔离圈18。其中保持扭矩传递球17的成对的轨道(没有详细地谈及)围绕圆周交替地沿相对的轴向方向敞开(反向轨接头)。内接头部分16通过固定环19固定在轴颈13上。朝向右面，外接头部分15和由此的全部接头被一金属板盖20密封。接头通过一接头密封21相对于轴颈13密封，所述接头密封21包括一金属板环形帽22，环形帽22连接到外接头部分15、滚动罩23和一夹紧带24。滚动罩的一第一卷边形的轴环25形成到金属板环形帽22内。一第二轴环26直接定位在轴颈13上，并沿轴向固定到夹紧带24。为了能将夹紧带24固定在轴环26上，在金属板环形帽22和弹性的中间轴承11之间需要有一轴向的距离。这导致轴颈13的轴向长度加长。所述轴颈长度不利地影响驱动轴的内弯曲频率，轴颈与此相关的是，较长的轴颈长度造成一低的和因此不利的内弯曲频率。对于所述驱动轴，可以识别到焊接到轴颈13的一第一管状轴部分27，以及一通过过渡段28焊接的中空轴部分29。
等同于图1中所示细节的图2中的任何细节已经给予数字递增20的标号。于是，可参照图1的描述。还可见在滚动接触轴承32的区域中，轴颈33包括一轴承座，轴颈33借助于该轴承座可转动地接纳在滚动接触轴承32的内轴承轨内。在轴承阻挡30和轴向固定装置之间延伸的轴承座包括一第一轴颈直径D1。在其插入到恒速万向接头34的内接头部分36内的自由轴颈端处，轴颈33包括一第二轴颈直径D2。在中间轴承31的轴承中心和恒速万向接头34的接头中心之间，延伸一第一轴颈长度L1，而在轴向固定装置和接头中心之间，延伸一自由的第二轴颈长度L2。此外，一第三轴颈长度L3形成在滚动罩43的第二轴环46和接头中心之间的轴颈33处。金属板的环形帽42包括一帽长度L4，它在外接头部分35和第一轴环46之间延伸。
根据本发明，第二轴颈长度L2和第二轴颈直径D2之比小于2.0，在本实例中，近似为1.9。此外，自由的第二轴颈长度L2和中间轴承区域内的第一轴颈直径D1之比较佳地小于1.8，在此实施例中，近似为1.6。第一轴颈长度L1和恒速接头区域内的第二轴颈直径D2之比特别地小于2.2，在此情形中，近似为2.0。第一轴颈长度L1和第三轴颈长度L3之比较佳地大于1.8，在此实施例中，近似为1.9。第一轴颈长度L1和帽长度L4之比较佳地大于2.5，在此情形中，近似为3.0。根据以上计算设计的轴颈33相当地短于根据图1的轴颈。其结果，推进轴的内弯曲频率移入较高频率的范围内，这样，减小了中间轴承31处振动发生的趋势。
滚动罩43包括一壁部分，其连接两个轴环44、45，在恒速万向接头34对齐的状态下，该壁部分包括一限定的拱形长度。该拱形长度最好是这样：甚至在恒速万向接头34的铰接角小于最大铰接角的情况下，在滚动罩43处也会发生壁部分内材料的变长。滚动罩43基于所述的计算原理，具体来说，在小于12°的接头铰接角处，甚至最好在小于7°的接头铰接角处，所述滚动罩43达到材料变长的范围，滚动罩43相当地短于根据图1的滚动罩，这样，其结果金属板环形帽42也可较短，使中间轴承31的轴承中心和恒速万向接头34的接头中心之间的距离变得更加短。因此，推进轴的内弯曲频率再次增加。
在图3中，等同于图1细节的任何细节的标号已经增加数字40，而等同于图2的细节已经增加数字20。于是，可参照图1和2的描述。代替根据现有技术状态的滚动罩，图3示出一本发明的隔膜密封63，它围绕一假想的中心平面波浪状地从内延伸到外。
根据本发明，第二轴颈长度L2和恒速万向接头区域内的第二轴颈直径D2之比小于1.25，在本实例中，近似为1.15。此外，自由的第二轴颈长度L2和中间轴承区域内的第一轴颈直径D1之比较佳地小于1.1，在此情形中，近似为1.0。第一轴颈长度L1和恒速接头区域内的第二轴颈直径D2之比特别地小于2.0，在此实施例中，近似为1.6。第一轴颈长度L1和中间轴承51区域内的第一轴颈直径D1之比较佳地小于1.55，在此情形中，近似为1.4。第一轴颈长度L1和第三轴颈长度L3之比较佳地大于2.35，在此实施例中，近似为2.5。第一轴颈长度L1和帽长度L4之比较佳地大于3.0，且在此情形中，近似为3.5。根据以上计算原理设计的轴颈53再次短于根据图2的轴颈。因此，推进轴的内弯曲频率移入有利的范围内，即，移入较高的频率范围内，这样，减小了中间轴承51处振动发生的趋势。
在此情形中，隔膜罩还包括一壁部分，它将两个轴环65、66彼此连接在一起，且在伸展的状态下，此时，恒速万向接头54处于一同轴对齐的状态，该壁部件包括一在径向截面中的限定长度的中线相位，中线相位的长度应这样：甚至在恒速万向接头54的铰接角小于最大铰接角时，隔膜罩63也经受壁部分内的一材料的伸长。由于这种设计，使隔膜密封的弹性材料伸长已经发生在接头铰接角特别小于7.5°时，较佳地甚至在小于3.5°时，轴颈可设计成更加短。根据所述的事实，隔膜密封63以其第一轴环65形成到金属板的环形帽62内，该环形帽62可沿轴向非常短，其结果，与现有技术的状态相比，也可与根据图3的方案相比，弹性轴轴承51的中心和恒速万向接头54的接头中心之间的距离可以再次更加短。
在图4中，等同于图3所示细节的任何细节的标号已经增加数字20。于是，可很大程度地参照图3的描述。在本实施例中，轴颈根据图3实施例中相同的计算原理进行设计。代替隔膜罩83固定在轴颈73上，在本实施例中，可设置一带有一环形槽92的中间套筒91，其形状配合地和正向地接合在第二轴环86内，使第二轴环86被固定环84固定在中间套筒91处。中间套筒91通过一略微的压配合保持在轴颈73上，以便避免任何径向的游隙和任何相关的失平衡。在其外侧上，中间套筒91包括一锥形面93，该锥形面朝向轴颈73的自由端呈锥形。这在冲撞的情况下(即，恒速万向接头74损毁之后)可导致轴颈73被对中和导向在轴管89内。
标号清单
10、30、50、70    阻挡面
11、31、51、71    中间轴承
12、32、52、72    滚动接触轴承
13、33、53、73    轴颈
14、34、54、74    恒速万向接头
15、35、55、75    外接头部分
16、36、56、76    内接头部分
17、37、57、77    球
18、38、58、78    球隔离罩
19、39、59、79    固定环
20、40、60、80    盖
21、41、61、81    密封组件
23、43            滚动罩
63、83            隔膜密封
24、44            夹紧带
64、84            固定环
25、45、65、85    第一轴环
26、46、66、86    第二轴环
27、47、67、87    管状轴
28、48、68、88    过渡板
29、49、69、89    管状轴
91                中间轴
92                环形槽
93                锥形面
D                 直径
L                 长度

Claims (20)

1.一用于驱动轴、特别是用于一机动车的动力传动系统中的推进轴的驱动组件，它包括：
一中间轴承(31)；
一恒速万向接头(34)；
一包括一轴承座的轴颈(33)，该轴承座可转动地支承在中间轴承(31)内并在一轴承阻挡(30)和轴向固定装置之间延伸，且具有一第一轴颈直径(D1)，轴颈(33)还包括一自由轴颈端，该自由轴颈端插入到一恒速万向接头(34)的内接头部分(36)内并具有一第二轴颈直径(D2)，其中，第一轴颈长度(L1)在中间轴承(31)的轴承中心和恒速万向接头(34)的接头中心之间进行测量，且其中，一自由的第二轴颈长度(L2)在轴向固定装置和接头中心之间进行测量；
一滚动罩(43)，借助于一第一轴环(45)连接到恒速万向接头(34)的一外接头部分(35)，并借助于一第二轴环(46)定位在轴颈(33)上；其特征在于，
第二轴颈长度(L2)和第二轴颈直径(D2)之比小于2.0。
2.如权利要求1所述的驱动组件，其特征在于，自由的第二轴颈长度(L2)和中间轴承(31)区域内的第一轴颈直径(D1)之比小于1.8。
3.如权利要求1或2所述的驱动组件，其特征在于，第一轴颈长度(L1)和恒速接头(34)区域内的第二轴颈直径(D2)之比小于2.8。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，第一轴颈长度(L1)和中间轴承(31)区域内的第一轴颈直径(D1)之比小于2.2。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，轴颈(33)包括一第三轴颈长度(L3)，该第三轴颈长度(L3)在滚动罩(43)的第二轴环(46)和接头中心之间进行测量，其中，第一轴颈长度(L1)和第三轴颈长度(L3)之比大于1.8。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，滚动罩(43)借助于一金属板环形帽(42)连接到外接头部分(35)，其中，金属板帽包括一帽长度(L4)，该长度在外接头部分和第一轴环(45)之间进行测量，其中，第一轴颈长度(L1)和帽长度(L4)之比大于2.5。
7.如权利要求6所述的驱动组件，其特征在于，第一轴环(45)形成到金属板环形帽(42)内，而第二轴环(46)借助于一夹紧带(44)固定在轴颈(33)上。
8.如权利要求1至7中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，滚动罩(43)像一半圆环面朝向轴的轴承(32)打开。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，滚动罩(43)包括一壁部分，该壁部分连接第一轴环(45)和第二轴环(46)，且在伸展的状态下，即，恒速万向接头(34)处于同轴对齐的状态，该壁部分包括一限定的拱形长度，其中，拱形长度应这样：即使恒速万向接头的铰接量小于最大铰接角，一材料伸长也会发生在滚动罩(43)的壁部分内。
10.一用于驱动轴、特别是用于一机动车的动力传动系统中的推进轴的驱动组件，该驱动组件包括：
一中间轴承(51、71)；
一恒速万向接头(54、74)；
一包括一轴承座的轴颈(53、73)，该轴承座可转动地支承在中间轴承(51、71)内并在一轴承阻挡(50、70)和轴向固定装置之间延伸，且具有一第一轴颈直径(D1)，轴颈还包括一自由轴颈端，该自由轴颈端插入到恒速万向接头的内接头部分(56、76)内并具有一第二轴颈直径(D2)，其中，第一轴颈长度(L1)在中间轴承(51、71)的轴承中心和恒速万向接头(54、74)的接头中心之间进行测量，且其中，一自由的第二轴颈长度(L2)在轴向固定装置和接头中心之间进行测量；
一隔膜罩(63、83)，借助于一第一轴环(65、86)连接到恒速万向接头(54、74)的一外接头部分(55、75)，并借助于一第二轴环(66、86)连接到轴颈(53、73)上；其特征在于，
第二轴颈长度(L2)和恒速万向接头(54、74)区域内的第二轴颈直径(D2)之比小于1.25。
11.如权利要求10所述的驱动组件，其特征在于，第二轴颈长度(L2)和中间轴(51、71)区域内的第一轴颈直径(D1)之比小于1.1。
12.如权利要求10或11所述的驱动组件，其特征在于，第一轴颈长度(L1)和恒速接头(54、74)区域内的第二轴颈直径(D2)之比小于2.0。
13.如权利要求10至12中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，第一轴颈长度(L1)和中间轴承(51、71)区域内的第一轴颈直径(D1)之比小于1.55。
14.如权利要求10至13中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，轴颈(53、73)包括一第三轴颈长度(L3)，该第三轴颈长度(L3)在隔膜罩(63、83)的第二轴环(66、86)和接头中心之间进行测量，其中，第一轴颈长度(L1)和第三轴颈长度(L3)之比大于2.35。
15.如权利要求10至14中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，隔膜罩(63、83)借助于一金属板环形帽(62、82)连接到外接头部分(55、75)，其中，金属板环形帽包括一帽长度(L4)，该长度在外接头部分(55、75)和第一轴环(64、85)之间进行测量，其中，第一轴颈长度(L1)和帽长度(L4)之比大于3.0。
16.如权利要求15所述的驱动组件，其特征在于，第一轴环(65)形成到金属板环形帽(62)内，而第二轴环(86)借助于一固定环(64)固定在轴颈(53)上。
17.如权利要求15所述的驱动组件，其特征在于，第一轴环(85)形成到金属板环形帽(82)内，而第二轴环(86)借助于一固定环(84)固定在一保持在轴颈(73)上的中间套筒(91)上。
18.如权利要求10至17中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，隔膜密封(63、83)以环形的波动围绕一径向的中心平面摆动。
19.如权利要求10至18中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，隔膜罩(63、83)包括一壁部分，该壁部分连接第一轴环(65、85)和第二轴环(66、86)，且在伸展的状态下，即，恒速万向接头(54、74)处于同轴对齐的状态，该壁部分包括一径向截面内限定长度的中线相位，其中，中线相位的长度应这样：即使恒速万向接头的铰接量小于最大铰接角，一材料伸长也会发生在壁部分内。
20.如权利要求1至19中任何一项所述的驱动组件，其特征在于，轴的轴承(32、52、72)形成一推进轴的弹性中间轴承(31、51、71)的部分。
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