專利名稱：汽車轉向軸的等速萬向節的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述的汽車轉向軸的等速萬向節。
已知的等速萬向節結構例如是雙接頭萬向節，其帶有布置在兩個萬向節十字頭之間的萬向球接頭。在這種已知的雙接頭萬向節結構中，兩個萬向節十字頭分別與一個叉在兩個軸端繞一個萬向節十字頭軸線可動地連接，而繞另一個萬向十字頭軸線可動地連接在一個連接殼體上。通過兩個軸端在連接殼體內部的鉸接實現對中，該連接殼體由位于一個軸端的金屬萬向節球和位于另一個軸端的萬向節球嚙入的同樣是金屬的圓柱形球窩構成。連接殼體在其內部構成一空腔，該空腔為對中的鉸接提供了自由空間，并且其大小與兩個軸端相對連接軸線的最大角度偏差相匹配。兩個萬向節十字頭的端部或軸頸被相應地支承以獲得良好的靈活性，例如用設置在叉臂的孔內或者連接殼體內的滾動軸承。具有其八個支承位置的萬向球接頭軸承和中央的球軸承要求很高的精度，以便能保證雙接頭萬向節的靈活性。兩個軸線在翻轉平面內的輕微偏移會導致卡在某一位置，這就大大損害了靈活性。此外也會導致不希望的磨損現象。為了限制這種缺點，必須相應地特別精確地制造軸承，這就造成制造費用很高。另一種降低該問題的可能性在于，在萬向接頭軸承的軸頸部位用橡膠彈性材料作襯墊，使得軸承可通過這樣所能達到的輕微的彈簧活動性而相對制造公差調節，同時具有振動阻尼作用。如果要求結構尺寸很小，則減少從兩個直至全部八個萬向接頭軸頸的橡膠彈性軸承，從而在實踐中費用高昂。
本發明的任務是，提出一種轉向軸等速萬向節，其中消除了現有技術中的缺點。該任務尤其是實現一種等速萬向節，其除了靈活性外，還安裝簡單，制造成本經濟，并對制造公差不敏感。
根據本發明，該任務是通過權利要求1和10特征部分所述的結構實現的。從屬權利要求限定了其它優選實施例。
根據本發明，可動地連接兩個軸端的球碗設計成有彈力的或者彈性的。這使得制造成本非常經濟，因為公差補償只須通過彈性軸承一次實現。
在一個軸端的球最好這樣支承在另一個軸端的球碗內，使得球碗設計成滑動軸套，該軸套圓柱形包圍球體。通過在軸套和球碗之間設置彈性材料，最好是肖氏硬度在30至80肖(shore)范圍內的橡膠彈性材料，軸套本身被彈性支承。通過選擇肖氏硬度在30至60肖范圍內，可獲得軸套的良好彈性自由度。
在位于軸端的例如缽狀的球碗和最好具有圓形橫截面的滑動軸套之間的彈性材料，可設計成型以確定有利的彈性偏轉。有利的是，圓柱形部分的外壁最好設計成波浪形。
球在其中滑動并旋轉的滑動軸套用滑動軸承材料制造，其中這種軸套也可以具有滑動涂層。但特別合適的是帶有套筒的用燒結金屬制成的軸套。
軸套本身應這樣實施，使得它與球體一起形成無間隙的軸承。這是通過滑動軸套以一定預應力從而無間隙地彈性靠接在球體上來實現。在滑動軸套的外壁上的一條開縫使得滑動軸套可以徑向呼吸(通氣)。以此方式，不僅吸收了例如球直徑的徑向公差，而且通過彈性軸套軸承補償了軸線的公差偏移。此外通過彈性抵消，補償了磨損率。
另一種優選實施例是，塑料導向裝置裝在萬向節球上，然后該塑料導向裝置在滑動軸套內或圓柱形球碗內自己滑動。在這種情況下，可以不用特殊的軸承材料制造軸套或者球碗。甚至可以取消軸承軸套，則固定在球體上的塑料件直接在球碗套筒內滑動。這樣就可以取消彈性支承的軸套。
此外，在尤其如前述形式的雙接頭萬向節結構中，重要的是在安裝萬向節時有一個導向裝置，該導向裝置以合適的方式裝配萬向球接頭，此外在萬向節的極限位置即非正常工作狀態，出于安全考慮而設置一個確定的止擋。這可以通過連接殼體在內部帶有相應環形止擋面的相應設計來限定。應注意，尤其是承載彈性支承的軸套的球碗在極限位置首先靠接到止擋上，然后才是萬向節球裝到第二止擋面上。因此，首先在未裝配狀態，保證了止擋在極限位置受到緩沖。止擋限定的這種形式對本發明的彈性萬向球接頭軸承特別有利，但也可以優選在另一種雙接頭萬向節中不使用彈性的萬向球接頭軸承。
對于雙接頭萬向節結構也可以采用其它實施結構作萬向節。如果要求例如特別高的靈活性和均勻移動，則等速萬向節最好各帶有一個萬向接頭，又稱同動力萬向節(homokinetisches Gelenk)，尤其是同步固定接頭(Gleichlauf-Festgelenk)。在兩個與殼體連接的接頭之間，又設置有帶彈性軸承的萬向球接頭，由此軸端通過兩個接頭可拐彎運動地被支承。同步固定接頭例如制造成Lhr & Bromkamp GmbH公司，DE 6050 Offenbach，的Lbro-接頭。
下面借助實施例參考示意圖進一步描述本發明。圖示為
圖1是根據本發明的轉向軸雙接頭萬向節實施例的示意截面圖，圖2是根據本發明的轉向軸雙接頭萬向節另一實施例的示意截面圖，其換位90°并帶有限制偏移的止擋機構，圖3a是帶有波浪形橡膠彈性材料的軸承軸套橫截面，圖3b是根據圖3a的帶有彈性材料的軸套側視圖，圖4是根據本發明的帶有塑料滑動導向裝置的轉向軸雙接頭萬向節的一種變型的示意截面圖，圖5a是處于未裝配狀態的塑料滑動導向裝置的示意截面圖，圖5b是處于未裝配狀態的塑料滑動導向裝置的示意縱斷面，圖6a是處于裝配狀態的塑料滑動導向裝置的示意橫截面，圖6b是處于裝配狀態的塑料滑動導向裝置的示意縱斷面，圖1和2中示出了根據本發明的轉向軸雙接頭萬向節的橫截面。該萬向節由一個連接殼體8或管狀雙聯叉8構成，其中可動地支承設置兩個萬向節十字頭9。軸端2和3通過支承在萬向節十字頭9上的叉4和6、通過球5與球碗7可鉸接移動地連接。
球碗7設計成滑動軸套形式或者容納一個圓柱形滑動軸套，其或者涂覆有滑動材料如抗摩擦金屬，或者由一種滑動材料如最好是帶套筒的燒結金屬構成。為了相應地能夠適當補償公差，該軸套11相對球碗7彈性支承。該支承是這樣實現的，即在滑動軸套11和球碗7之間備有一種彈性材料12，最好是橡膠彈性材料。該橡膠彈性材料也可以造型為例如波浪形，以便進一步確定彈簧位移。這種材料最好由肖氏硬度在30至80肖范圍的彈性體制成，其中在30至60肖范圍內可獲得特別好的結果。
圖2中示出了旋轉90°的萬向節橫截面，其中示出了在軸端1和2上的萬向節叉4和6。如前所述，這些萬向節叉在位于例如為管狀的殼體8上的十字接頭9內可動地支承。在殼體8的中間內部示出了端部止擋13和14，該止擋設計成環形凸起并對萬向節的裝配很有利，同時用作在萬向節極限端部位置的安全止擋。止擋面13和14的結構應使球碗7在極限位置相對球5首先接觸到止擋13以限制移動。
在圖3a中示出橫截面、在圖3b中示出側視圖的滑動軸套11，最好沿其縱向軸線通過一槽15中斷，使得軸套能夠徑向通風并以預應力匹配到球體上。由此可以實現軸套無間隙地在球5上旋轉和／或滑動。槽15不僅可以沿縱向或螺旋形設置，也可以以其它中斷壁的方式設置。圖中示出了例如是波浪形結構的彈性體12的橫截面，其在確定軸承彈性偏移的尺寸時允許另一個自由度。同樣也可以是其它形式，如條紋狀。
圖4中示出了補償間隙的另一種優選可能形式的橫截面。可在球碗7-這里設計為滑動軸套30-內滑動的塑料導向裝置37在其外壁部位備有塑料彈簧39，該塑料彈簧使得可以無間隙地滑動。該彈簧39最好與塑料導向裝置37用一單塊制造出，其中彈簧最好這樣開槽40，使其能夠徑向通風，并補償公差地靠接在擺動導向裝置的內面。
塑料滑動導向裝置37在圖5中詳細示出，圖中示出的是未裝配狀態。圖5a示出帶有展開的彈簧39的導向裝置37橫截面，該彈簧39以其彈性作用通過預應力實現公差補償。導向裝置37可以在中間與附加的彈簧唇37，1進一步彈性固定在萬向節球上。該環形彈簧39在部分周向這樣開槽，使得可以在徑向彈性移動地呼吸。根據圖5b示出了展開的塑料彈簧39的縱斷面。圖6a和6b示出了滑動導向裝置37及彈簧39的橫截面和縱斷面。這里彈簧37靠在設計成軸套的球碗7，30上，消除了縫隙A，補償了公差。在這種實施例中，可以取消彈性軸承的滑動軸套11，塑料滑動導向裝置37直接在圓柱形軸套形式的球碗中滑動。
權利要求
1．汽車轉向軸等速萬向節，帶有抗扭地連接在萬向節內的軸端(1，2)，其中這些軸端在各萬向節(9)中，可動地支承在一個連接兩個萬向節(9)的殼體(8)內，該軸端(1，2)在兩個萬向節之間通過萬向球接頭(5，7)相互連接，使得一軸端(2)上的球(5)在另一軸端(1)內的支承可繞其中點轉動、可沿另一軸端(2)的軸線(3)滑動，其特征在于，球(5)在球碗(7)中彈性支承(11，37)。
2．如權利要求1所述的萬向節，其特征在于，球碗(7)內有一個最好是封閉的軸套(11)，在球碗和軸套之間設置有彈性材料(12)。
3．如權利要求2所述的萬向節，其特征在于，彈性材料(12)在一個壁面上，最好是在外表面上呈波浪形。
4．如權利要求2或3所述的萬向節，其特征在于，彈性材料(12)是彈性體，最好是肖氏硬度在30至80范圍內尤其在30至60范圍內的彈性體。
5．如權利要求1至4中任一項所述的萬向節，其特征在于，軸套(11)用燒結金屬制成，最好是帶有套筒，或者具有滑動涂層。
6．如前述權利要求之一所述的萬向節，其特征在于，軸套(11)這樣開槽(15)，使得其在徑向可彈性移動。
7．如前述權利要求之一所述的萬向節，其特征在于，軸套(11)在每個工作位置都無間隙地圍繞球(5)，補償磨損和公差。
8．如前述權利要求之一所述的萬向節，其特征在于，在軸套狀的球碗(7)和球(5)之間設置一個塑料滑動導向裝置(37)，使得該裝置可轉動地容納球(5)，并由球碗(7)在軸向可滑動地導向。
9．如權利要求8所述的萬向節，其特征在于，塑料滑動導向裝置(37)在外壁部位被一個在球碗(7)中滑動的塑料彈簧(39)所包圍，其中該彈簧(39)最好在其周向具有槽(40)，使得其在徑向可以呼吸。
10．汽車轉向軸等速萬向節，帶有抗扭地連接在萬向節內的軸端(1，2)，其中這些軸端在各萬向節(9)中，可動地支承在一個連接兩個萬向節(9)的殼體(8)內，該軸端(1，2)在兩個萬向節之間通過萬向球接頭(5，7)相互連接，使得一軸端(2)上的球(5)在另一軸端(1)內的支承可繞其中點轉動、并沿另一軸端(2)的軸線(3)，其特征在于，在殼體(8)的內壁上為球(5)和球碗(7)設置止擋機構(13，14)。
11．如權利要求10所述的萬向節，其特征在于，這樣設計止擋機構(13，14)，使得球(5)和球碗(7)在所有萬向節極限偏移和裝配情況下都限定在規定的允許的位置，其中機構(13，14)最好這樣設計，使得在止擋情況下，首先是球碗(7)，然后是球(5)接觸。
12．如權利要求10或11所述的止擋機構應用在如權利要求1至7中任一項所述的萬向節中。
13．如前述權利要求之一所述的萬向節，其特征在于，等速萬向節包括一個同動力接頭，如同步固定接頭和／或最好是十字接頭。
全文摘要
本發明涉及一種汽車轉向軸等速萬向節,其中球(5)裝在導向軸套(11)中。該導向軸套(11)彈性地可動地設置,以補償公差和磨損率并確保萬向節的平滑運轉。
文檔編號F16D3/32GK1292853SQ99803924
公開日2001年4月25日 申請日期1999年1月13日 優先權日1998年1月19日
發明者G·霍伊特施, C·盧茨 申請人:克魯普·普里斯塔公司