CN1890127A - 可伸缩的传动活节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在一第一和一第二部分轴(2、3)之间建立在不可相对转动的和轴向固定的，但是又允许作有限的角度移动的连接的传动活节(8)。

Description

可伸缩的传动活节

技术领域

本发明涉及一可伸缩的传动活节/万向节(Antriebgelenk)，所述传动活节用于在一传动轴—例如机动车辆的纵向轴—的第一和第二部分轴之间实现不可相对转动和轴向固定的、但又允许有限的角度运动的连接，其中，所述传动活节具有一活节内件(内毂)和一活节外件(外毂)，以及作为其它活节部件设置在所述内件和外件之间的转矩传递结构—如球—和引导该部件的结构—如笼架。

背景技术

由DE 19943880C1已知一种具有两个通过一大致布置在中部的传动活节彼此连接的部分轴的传动轴。这种传动活节的笼架有一预定断裂部位，该预定断裂部位设计成使作用在部分轴上的、例如可在事故中出现的大轴向力可破坏笼架，并由此破坏传动活节。由此，活节内件和固定在其上的第一部分轴像望远镜一样进入活节外件和与活节外件相连的相对的部分轴中。这造成传动结构的希望的轴向缩短，由此可以避免侧向弯折和在这种状态下可能出现的传动结构旋转地进入车辆内部空间。

按照DE 19943880C1，伸缩过程由球笼架的破坏开始，由此，球和笼架的碎片进入与活节外件连接的部分轴中，并由此应该清空了用于活节内件轴向移动的路径。

由于破坏笼架所需要的轴向力通常很大，因此不能排除轴不是相互移入而是弯折的情况。此外，也不排除笼架部件会卡住，并由此基本上阻止了不需要力的推移运动。因此，有时不能达到现有技术中希望的结果，反而存在即传动轴不受控制地弯折并在此时伤害汽车乘员的危险。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种可伸缩的传动活节，在传动活节上作用一超过预定的尤其是由事故产生的轴向力时，这种传动活节保证可靠的且无弯折的伸缩，而部分轴不会由于破坏的构件不受控制地卡死。此外，按照本发明的传动活节可以较简单而较廉价地制造，并且较简单地安装。

按照本发明，所述目的主要这样来实现，即活节设计成可以松脱(ausrasten)的，从而在超过确定的、尤其是由事故引起的作用在部分轴上的轴向力或能量时，传动轴的两个端部之间的距离会由于所述力或能量而缩短，活节部件松脱，而一个部分轴则插入另一个部分轴中。这时，如果该结构设计成可进行与打开按钮的过程类似的无破坏松脱，则是有利的。这种松脱可通过单个或多个活节部件的弹性变形和/或塑性变形来实现。

按照本发明的一个实施形式，活节外毂形成一变形元件。此时，活节外件设计成，在超过预定的作用在传动活节上的轴向力时，使内毂通过塑性变形和/或弹性变形从外毂中松脱。

如果在内毂和外毂中设置多个彼此相配的、接纳用于传递转矩的球的滚道，并且内毂的一组/系列(内)滚道相对于内毂的轴线倾斜地延伸并设计成，在内毂和外毂通过球松脱时，使内毂的滚道至少在其驱动侧的端部可以塑性变形和/或弹性变形，则本发明就可以特别简单地实现。

与松脱是通过塑性变形和/或弹性变形、通过外毂的扩张或是通过内毂等的弹缩或弹性变形和/或塑性变形进行的无关，如果使笼架具有球形的外轮廓，所述笼架通过所述外轮廓可摆动地支承在外毂至少部分地一体形成的内周向轮廓中，由此，用于用作转矩传递结构的球的笼架在外毂中对中，则是有利的。此时，适宜的是，笼架外表面的轮廓和外毂的对中面至少沿松脱方向这样形成并具有这样的强度，即笼架在松脱时相对于外毂被牢固地保持，并且即使在松脱时也不会破坏内毂。

但是，本发明也可以用这样一种活节实现，在这种活节中，内毂在笼架中对中，并且内毂和外毂通过球彼此对中，但特别是如DE 10032853C2和DE 19943880C1中描述的那样。

按照本发明，与活节的设计形式无关，内毂可以具有一与内毂的轴线同轴地分布的内插接齿部，以接纳例如第一部分轴的外插接齿部。

此外，如果内毂在其驱动侧的端部有一用作安装辅助结构的环形槽，则是适宜的。

在一些应用场合中优选的是，外毂在其驱动侧的端部和/或从动侧的端部有一用于固定在例如第二部分轴上的焊接凸缘。

此外有利的是，在一包围外毂的夹带壳体的内侧，在用于外毂的接纳区和(贴靠)焊接凸缘之间夹紧一防止润滑脂流出的盖子。

此外，本发明还涉及这样一种传动活节，所述传动活节有一驱动侧的端部和一从动侧的端部，该传动活节包括：

—一内毂，该内毂具有一内毂轴线和一外表面，在该内毂中，第一和第二内滚槽(内滚道)绕内毂轴线交替分布地布置，其中，第一内滚槽从驱动侧的端部出发沿朝从动侧的端部的方向延伸，并且其道底部在此期间逐渐远离内毂轴线，而第二内滚槽则从从动侧的端部出发沿朝驱动侧的端部的方向延伸，并且其道底部在此期间逐渐远离内毂轴线，

—一外毂，该外毂具有一外毂轴线和一外轮廓，在该外毂中，第一和第二外滚槽(外滚道)绕外毂轴线交替分布地布置，第一内滚槽分别与第一外滚槽相对，而第二内滚槽分别与第二外滚槽相对，并且所述内滚槽分别与外滚槽形成滚道副，其中，第一外滚槽从驱动侧的端部出发沿朝从动侧的端部的方向延伸，并且其道底部在此期间靠近外毂轴线，而第二外滚道从从动侧的端部出发沿朝驱动侧的端部的方向延伸，并且其道底部在此期间靠近外毂轴线。

—一具有球形外表面的环形笼架，所述笼架布置在内毂和外毂之间，并具有与滚槽副的数量相对应的径向窗口，在窗口中引导接合在滚槽中的球，

—设置在外毂的内表面中的第一导入轮廓，所述第一导入轮廓设置在第一外滚槽的两侧，并从驱动侧端部以至少接近与笼架的外径对应的直径，至少接近在外毂的轴向长度的一半之后转入的第一笼架对中面，所述第一笼架对中面沿朝向笼架轴线的方向倾斜地延伸，并且与笼架设计成球形的支承表面相对应设计成球状(ballig)的，即球形的。

—设置在外毂的内表面中的第二导入轮廓，所述第二导入轮廓设置在第二外滚槽的两侧，并从具有至少接近与笼架的外径对应的直径的从动侧端部至少接近在外毂的轴向长度的一半之后转入第二笼架对中面，所述第二笼架对中面沿朝向笼架轴线的方向倾斜地延伸，并且与笼架设计成球形的支承表面相对应设计成球状的，

其中，笼架的对中只在外毂中进行，而内毂相对于外毂的对中只通过球进行。

在本发明的范围内，布置在第一或第二球滚道副中的球也称为第一或第二组或系列的球。布置在不同的球滚道副或滚槽副中的球最好没有区别，而是具有相同的尺寸和材料性能。但在一些应用场合有利的是，接纳在第一球滚道副中的球与接纳在第二球滚道副中的球是有区别的。

尤其是在活节的上述结构中有利的是，这样来调整至少例如第二内滚槽的轮廓和/或外毂的例如第一笼架对中面的轮廓，和/或笼架的球形外表面的轮廓，和/或外毂的弹性，即至少在第二外滚槽的范围内可通过沿径向向外偏移的第二组的球实现径向扩张。

附图说明

本发明的其它特征、优点和应用可能性可从下面对实施例的说明并根据附图得出。这里所有说明的和/或用图形示出的特征本身都属于本发明的内容，并与在权利要求中对其的总结或权利要求的引用关系无关。在图中：

图1示出一用于机动车辆的、具有两个部分轴和一大致布置在中部的传动活节的传动结构，

图2示出传动活节沿图3的A-A线的剖视图，

图3示出沿图2的E-E线的剖视图，

图4示出沿图2的C-C线的剖视图，

图5示出沿图2的D-D线的剖视图，

图6示出沿图2的B-B线的剖视图，

图7示出沿图3箭头X的方向的视图，

图8示出沿图3箭头Y的方向的视图，

图9示出按照本发明的、处于接近松脱的位置传动活节，以及

图10示出按照本发明的传动活节的外毂，它具有横向导入的笼架。

具体实施方式

在图1中示出的传动轴1设计成机动车辆的纵向传动轴，并包括两个在其自由端携带有连接件4、5的部分轴2和3。所述连接件在这里设计成橡胶弹性盘活节(Gummigelenkscheibe)，虽然如现有技术中的情况，或如DE 10237172B3或DE 10032853C2所述的那样，在该处也可在部分轴2和3上固定传动活节。

两个部分轴2和3大致在传动结构1的中部通过传动活节8相互连接，所述传动活节在图2至9中用不同的剖视图示出。此外，图1示出，左面的部分轴可通过一中间轴承6和一布置在其上的保持件7固定在汽车的底部上。

由于按照本发明将中间的传动活节8设计成可以松脱的，在发生汽车事故时这种传动结构不会由于作用在传动结构上的轴向力而侧向弯折并击穿车辆的底部以及进入车辆的内部空间。

特别如图2至6和9示出的未与部分轴2和3连接的传动活节8的剖视图所示，传动活节包括一基本为圆柱形的外毂16，在所述外毂中按所示位置同轴地布置内毂10。但内毂10和外毂16可彼此相对地摆动。第一部分轴2可以以其外插接齿部插入内毂10的内插接齿部11中，而在所示实施形式中，通过焊接实现外毂与第二部分轴3的连接。为此，设有一设置有焊接凸缘12的夹带壳体9，在所述夹带壳体中在一接纳区17中形锁合地包围接纳外毂16。

在外毂16的内侧设置用于第一组的球14的第一外球滚道(第一外滚槽)19。此外在外毂中形成第二外球滚道(第二外滚槽)19a以用于第二组球14a，其中，在第一和第二球滚道之间设置腹板20。

在内毂10的外侧设置用于第一组的球14的第一内球滚道(第一内滚槽)18和用于第二组的球14a的第二内球滚道(第二内滚槽)18a，其中，在第一和第二球滚道之间也形成腹板28。

球滚道18、18a、19和19a的道底部用参考标号18’、18a’、19’和19a’表示。传动活节8驱动侧的端部在图中示例性地用2a表示，而从动侧的端部则用参考标号3a表示。在本发明中，驱动侧和从动侧的标号仅用于区分传动活节8的两个端部。当然，驱动侧的端部2a和从动侧的端部3a与驱动轴或者与从动轴连接。

内毂10具有一内毂轴线I和一外表面24。特别是如图3、7、8所示，第一内滚槽18和第二内滚槽18a绕内毂轴线I交替分布地布置，其中，第一内滚槽18从驱动侧的端部2a出发沿朝从动侧的端部3a的方向延伸，并且内滚槽及其道底部18’在此期间逐渐远离内毂轴线I；特别是如图4、7和8所示，第二内滚槽18a由从动侧的端部3a出发沿朝驱动侧的端部2a的方向延伸，其中所述第二内滚槽及其道底部18a’在此期间逐渐远离内毂轴线I。

外毂16具有一外毂轴线II和一内轮廓，在所述内轮廓中，用于第一组的球14的第一外滚槽或滚道19和用于第二组的球14a的第二外滚道或滚道19a绕外毂轴线II交替分布地布置。这里，第一内滚槽18分别与第一外滚槽19相对，而第二内滚槽18a分别与第二外滚槽19a相对，并且内滚槽与外滚槽分别形成滚道副。这里，第一外滚槽19从驱动侧的端部2a出发沿朝从动侧的端部3a的方向延伸，其中，外滚槽19及其道底部19’在此期间逐渐靠近外毂轴线II。相应地，第二外滚槽19a由从动侧的端部3a出发沿朝驱动侧的端部2a的方向延伸，其中，如图3和4中所示的那样，第二外滚槽19a连同其道底部19a’在此期间逐渐靠近外毂轴线II。

在一具有一至少局部为球形的外表面26的、布置在内毂10和外毂16之间的环形笼架15中，与球14、14a和滚道副18和19或18a和19a的数量相对应地设置径向窗口27，在所述窗口中引导球14、14a。笼架15在外毂16中通过其外表面26被引导和对中。为此，环形笼架15在其外表面26上具有两个对中区26a。

如上所述，在外毂16的内表面中，在用于球的外滚槽之间设置腹板20。如图3、5、7、8和10所示，所述腹板具有设置在外滚槽19两侧的导入轮廓16a，用于在外毂16中沿轴向导入笼架15。导入轮廓16a从驱动侧的端部2a出发以至少接近与笼架15的外径相对应的直径延伸，并至少接近在外毂的轴向长度的一半之后转入第一笼架对中面16b，所述笼架对中面沿朝向笼架轴线III的方向倾斜地延伸。这里第一笼架对中面16b相应地球状地补偿笼架15设计成球形的对中区26a。

如图10所示，在没有球和没有内毂的情况下，笼架15(的导入)可以沿箭头X的方向分别通过在两个彼此沿径向相对的第一外滚槽19的两侧布置的导入轮廓16a来实现，其中，使笼架的旋转平面处于与外毂的旋转平面成直角的位置，也就是说，外毂轴线II与笼架轴线III彼此垂直，直至笼架15以其对中区26a与第一笼架对中面16b相接触。此后，如DE10209933A1中详细说明的那样，笼架可以摆动，以安装球和内毂。

如图4、6、7、8和10中所示，外毂或其腹板在所示实施形式中设计成，使得在第二外滚槽19a的两侧设置另外的导入轮廓16c，从而也可由从动侧的端部3a、即沿箭头Y的方向导入笼架15。为此，导入轮廓16c也与至少接近对应于笼架15的外径的直径朝从动侧3a延伸，并在至少接近笼架的轴向长度的一半之后，转入外毂上的、用于笼架的第二笼架对中面16a。所述导入轮廓从这里朝笼架轴线III的方向倾斜。此时，与第一笼架对中面相同，第二笼架对中面16d相应地球状地补偿(angleichen)笼架设计成球形的对中区26。

在图7、8和10中用双阴影线示出笼架对中面16b，所述对中面实际上在俯视图中对于观察者是可见的，但却位于外毂背离观察者的一侧。用单阴影线示出的笼架对中面16d对于观察者是不可见的，但它朝向观察者。

在笼架15的两个支承面或对中区26a之间适宜地加工出在按图10的实施形式中设计成平整部26b的周向轮廓，所述周向轮廓可以特别有利地起润滑剂槽的作用。

笼架15的导入也可沿箭头Y的方向通过两个分别布置在径向相对的第二外滚槽19a的两侧的导入轮廓16c进行，其中，使笼架的旋转平面处于相对于图10所示的位置偏转45°的、横向于外毂旋转平面的位置，也就是说，外毂轴线II与笼架轴线III彼此垂直。

外毂的上述对称结构使得可以用特别有利的方式作为无屑成形件制造外毂。因而模具/工具从两侧进入外毂中的、形成笼架导向面和沿轴向形成导入轮廓的轮廓可以从外毂中拔出。由于外毂无沉割的构形，外毂可无屑地制造。

现在，为了当出现沿箭头F的方向由部分轴2作用在另一部分轴3上的大轴向力时，避免传动轴1在活节8的范围内弯折，并可能旋转地进入乘客内部空间，如特别会在正面碰撞或撞车事故中发生的那样，将活节8设计成可以松脱的。为此，在所示的实施例中，如图4和9所示，将活节外环也就是外毂和/或夹带壳体设计成可弹性变形的。如果现在在部分轴2和3上出现大的轴向力，以致通过此轴向力缩短两个连接件4和5之间的距离，活节内件或内毂10可相对于活节外件或外毂16沿轴向移动。此时，通过第二内球滚道18a连同活节内件的轴向移动沿径向略向外压第二滚道副的球14a，从而外毂至少局部地扩张。此时，在图9所示的位置，如图3中所示，沿径向向内松脱第一滚道副中的球14，而且松脱的量大于由沿径向向外移动的球14a得到的量。此时，也可以这样使松脱变得容易，即外毂在内毂处于对应于图9的位置处短时间地接近具有多边形的形状，所述形状由四个球14a的相应位置确定。在内毂越过图9所示的位置进一步轴向移入外毂时，球14a沿径向从内球滚道18a向内跳出。由此，活节松脱，从而内毂10连同部分轴2进一步沿轴向进入部分轴3。部分轴2在部分轴3中的伸缩可无阻碍地进行，或是特别可以有利地通过在部分轴3中设置一可设计成渐进式地起作用的轴向缓冲装置而受到确定的缓冲。

外毂的弹性也可以理解为直接包围外毂的、即在变形时受影响的构件的弹性，例如夹带壳体9的接纳区17的弹性。当然，在本发明的范围内，外毂16也可设计成和夹带壳体9是一体的。

当转动活节由于内毂相对于外毂轴向移动而松脱时，笼架15朝向从动侧端部3a的球形对中区(支承面)26a支承在笼架对中面16b上，从而笼架15和由笼架保持的球14a也在图9所示的内毂10相对于外毂16的位置中相对地保持在原来的位置上，直至在进一步轴向移动时，第二球滚道18a不再沿径向定位球14a。适宜的是，笼架15这样设计成稳定的，从而所述笼架可不被破坏地承受上述状况。

按照本发明，可选地或除外毂的上述弹性扩张以外，内毂10也可以这样涉及成弹性的，即由于内毂的变形至少在第二球滚道18a的区域内放开球14a，由此使传动活节松脱。这可以这样来实现，即例如通过在内毂中、在一沿径向位于球的内部的区域中至少从驱动侧加工出凹口，和/或在外毂中，在一沿径向位于球外部的区域中至少在从动侧的区域中加工出凹口。

Claims (11)

1、一传动活节，用于在一传动轴如机动车辆的纵向轴的第一和第二部分轴之间实现不可相对转动的和轴向固定的、但是又允许作有限的角度移动的连接，所述传动活节具有一作为活节内件的内毂和一作为活节外件的外毂，以及设置在所述外毂和内毂之间的、作为另外的活节部件的转矩传递结构，其特征为，所述活节设计成，在超过沿一部分轴的方向作用在另一部分轴上的预定轴向力值时，使各铰件就彼此松脱。

2、如权利要求1的传动活节，其特征为，外毂设计成变形元件。

3、如权利要求1或2之一的传动活节，其特征为，外毂设计成，当超过在传动活节上作用的、预先给定的轴向力时，外毂在塑性和/或弹性变形的情况下使内毂从外毂中松脱。

4、如权利要求1至3之一的传动活节，其特征为，在内毂和外毂中设置多个彼此相配的滚道，在所述滚道中接纳用于传递转矩的球，内毂的一系列的滚道相对于内毂的轴线倾斜地延伸，并设计成，在内毂和外毂通过球松脱时，使内毂的滚道在其驱动侧的端部可塑性变形和/或弹性变形。

5、如前述权利要求的至少一项的传动活节，其特征为，内毂有一与内毂的轴线同轴地分布的内插接齿部，用于接纳部分轴中的一个的外插接齿部。

6、如前述权利要求的至少一项的传动活节，其特征为，内毂在其驱动侧的端部具有一作为安装辅助结构的环形槽。

7、如前述权利要求的至少一项的传动活节，其特征为，所述活节在其驱动侧和/或从动侧的端部有一焊接凸缘，用于固定在部分轴中的至少一个上。

8、如权利要求7的传动活节，其特征为，外毂配设有一具有一用于外毂的接纳区的夹带壳体，并且在夹带壳体的内侧，在用于外毂的接纳区和焊接凸缘之间夹紧一盖子。

9、具有一驱动侧的端部和一从动侧的端部的传动活节，包括：

-一内毂，所述内毂具有一内毂轴线和一外表面，在所述内毂中，第一内滚槽和第二内滚槽绕内毂轴线交替分布地布置，其中，第一内滚槽从驱动侧的端部出发沿朝从动侧的端部的方向延伸，并且其道底部在此期间远离内毂轴线，而第二内滚槽从从动侧的端部出发沿朝驱动侧的端部的方向延伸，并且其道底部在此期间远离内毂轴线，

-一外毂，所述内毂具有一外毂轴线和一外轮廓，在所述内毂中，第一外滚槽和第二外滚槽绕外毂轴线交替分布地布置，所述第一内滚槽分别与第一外滚槽相对，而第二内滚槽分别与第二外滚槽各自相对，并分别与第一和第二外滚槽形成滚道副，其中，第一外滚槽从驱动侧的端部出发沿朝从动侧的端部的方向延伸，并且其道底部在此期间逐渐靠近外毂轴线，而第二外滚槽从从动侧的端部出发沿朝驱动侧的端部的方向延伸，并且其道底部在此期间逐渐靠近外毂轴线，

-一具有球形外表面的环形笼架，所述笼架布置在内毂和外毂之间并具有与滚道副的数量相对应的径向窗口，在所述窗口中引导与滚槽相接合的球，并且其中笼架在外毂中对中地引导，

-设置在外毂的内表面中的第一导入轮廓，所述第一导入轮廓设置在第一外滚槽的两侧，并从驱动侧的端部以至少接近与笼架的外径对应的直径，至少接近在外毂的轴向长度的一半之后转入第一笼架对中面，所述第一笼架对中面沿朝向笼架轴线的方向倾斜地延伸，并与笼架设计成球形的支承面相对应地设计成球状的，

-设置在外毂的内表面中的第二导入轮廓，所述第二导入轮廓设置在第二外滚槽的两侧，并从从动侧的端部以至少接近与笼架的外径对应的直径，至少接近在外毂的轴向长度的一半之后转入第二笼架对中面，所述第二笼架对中面沿朝向笼架轴线的方向倾斜地延伸，并与笼架设计成球形的支承面相对应地设计成球状的，

其中，笼架的对中只在外毂中实现，而内毂与外毂的对中只通过球实现。

10、尤其是如权利要求1至9之一的传动活节，其特征为，这样来调整至少第二内滚道的轮廓和/或外毂的第一笼架对中面的轮廓，和/或笼架的球形外表面的轮廓，和/或外毂的弹性，即至少在第二外滚槽的范围内通过沿径向向外位移的第二组的球实现沿径向的扩张。

11、用于机动车辆的传动活节，所述传动活节可以与一第一部分轴和一第二部分轴连接，其中，传动活节具有活节外件和同轴地布置所述活节外件中的活节内件，在所述传动活节中，在活节外件的内侧以及在活节内件的外侧形成球滚道，并且在所述传动活节中，球布置在球滚道中并由一球笼架相互隔开，其特征为，在活节外件的球滚道之间形成沿径向指向内的腹板，这样来形成所述腹板和确定其尺寸，即在超过导致活节内件和活节外件彼此移入的轴向力时，球笼架在几何形状上和力学上基本上保持完好。

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