專利名稱：等速萬向節(jié)和萬向軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等速萬向節(jié)，所述等速萬向節(jié)可用在車輛的縱軸或半軸中。這種等速萬向節(jié)具有內(nèi)轂、外轂以及可形狀鎖合地(formschlilsig)與外轂連接的鎧裝環(huán)/加強環(huán)，所述鎧裝環(huán)無相對轉(zhuǎn)動地包圍外轂。附加地，鎧裝環(huán)可具有止擋區(qū)域，所述止擋區(qū)域在第一軸向方向上限定外轂在鎧裝環(huán)中的位置。
背景技術(shù)：
具有兩個所謂的UF萬向節(jié)的、構(gòu)造成半軸的萬向軸例如已由DE 102 20 715 Al 公開。所述半軸的所述兩個萬向節(jié)不同，其中，這兩個萬向節(jié)具有一沉重的鐘形的外轂，所述外轂一體地構(gòu)造有用于連接所述萬向節(jié)的軸頸。由于萬向節(jié)的這種構(gòu)型，整個半軸相對較重。另外，DE 199 38 771 C2也揭示了一種具有UF萬向節(jié)的半軸，所述UF萬向節(jié)由于其大的重量而對車輛中的靜止質(zhì)量具有不利影響。由DE 196 09 423 Al已知了一種用在例如車輛后橋上的半軸。所述半軸的萬向節(jié)在工作中針對相對較小的彎曲而構(gòu)造。這種軸不適用于前橋，因為車輛的轉(zhuǎn)向需要萬向節(jié)的較大的工作彎曲角度。原則上現(xiàn)在常見的是，不僅在車輛的縱軸中而且在半軸中分別單獨地設(shè)置有與使用目的相應(yīng)的萬向節(jié)。因此，在全輪驅(qū)動的車輛中，大多不僅縱軸上的各萬向節(jié)彼此不同， 而且這些萬向節(jié)也與半軸中使用的各萬向節(jié)不同。用于前橋和后橋的半軸也彼此結(jié)構(gòu)不同，在一個半軸中使用的各萬向節(jié)也與不同的要求相匹配。以此方式可使用對于對應(yīng)的使用目的最佳的萬向節(jié)和軸，例如在前橋上使用具有大工作彎曲角度的半軸，而在后橋上使用具有小工作彎曲角度的半軸。此外，通過使用伸縮活節(jié)可至少部分地取消集成在軸區(qū)段中的移動單元。

發(fā)明內(nèi)容
與此相應(yīng)，本發(fā)明的目的在于，給出一種用于機動車的等速萬向節(jié)和萬向軸或傳動系，所述等速萬向節(jié)和萬向軸或傳動系在制造成本方面以及在重量分布方面尤其是在考慮靜止質(zhì)量的情況下被優(yōu)化。在開頭所述類型的等速萬向節(jié)中，所述目的例如這樣來實現(xiàn)軸頸具有必要時可構(gòu)造成法蘭狀的肩部區(qū)域，所述肩部區(qū)域具有軸向的止擋面，所述止擋面在與第一軸向方向相反的第二軸向方向上確定外轂在鎧裝環(huán)中的位置，其中，軸頸固定在鎧裝環(huán)上。換言之，鎧裝環(huán)這樣包圍外轂，使得外轂以不能相對轉(zhuǎn)動并且在軸向方向上位置固定的方式被接收在鎧裝環(huán)中。這樣，外轂在鎧裝環(huán)中僅可被拉離止擋區(qū)域以及抵靠在所述止擋區(qū)域上。 外轂在鎧裝環(huán)中的固定通過軸頸的靠置在外轂上的肩部區(qū)域來進行，由此，所述外轂在鎧裝環(huán)中被壓在止擋部上。因此，在將外轂和軸頸的肩部區(qū)域插入到鎧裝環(huán)中之后，外轂在鎧裝環(huán)中被固定。為了防止軸頸的肩部區(qū)域從鎧裝環(huán)脫開，軸頸的肩部區(qū)域可與鎧裝環(huán)焊接或者以其他合適的方式——尤其是材料結(jié)合地(stoffschlilsig)——相連接。
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因此，根據(jù)本發(fā)明，這種萬向節(jié)的制造可通過提供鎧裝環(huán)來進行，首先將外轂、接著將軸頸的肩部區(qū)域這樣插入到所述鎧裝環(huán)中，使得軸頸的肩部區(qū)域使外轂抵靠在鎧裝環(huán)的止擋區(qū)域上。通過使鎧裝環(huán)與軸頸的肩部區(qū)域之間材料結(jié)合地連接，在在裝配期間不需要任何變形步驟的情況下制成萬向節(jié)。與剛剛描述的特征無關(guān)地，被證實特別有利的是，等速萬向節(jié)具有內(nèi)轂、外轂以及可形狀鎖合地與外轂連接的鎧裝環(huán)，所述鎧裝環(huán)以不能相對轉(zhuǎn)動的方式包圍外轂，外轂由硬化的材料例如(金屬)板構(gòu)成，而鎧裝環(huán)由優(yōu)選比外轂軟的、未硬化的(金屬)板構(gòu)成。 這不僅在制造成本方面帶來顯著優(yōu)點，因為僅外轂必須硬化而不必如在現(xiàn)有技術(shù)中那樣也硬化相對較厚壁的構(gòu)件，而且鎧裝環(huán)的硬化可取消。在工作中這意味著，在轉(zhuǎn)矩沖擊中，相對較薄壁的外轂可略微彈性變形，其中，較軟的鎧裝環(huán)可吸收外轂的所述變形。這樣，在這種轉(zhuǎn)矩沖擊中無需擔心鎧裝環(huán)的斷裂或者類似損傷。以此方式形成一種等速萬向節(jié)，所述等速萬向節(jié)不僅可成本特別低廉地制造并且具有很小的重量，而且相對于已知的萬向節(jié)具有在其工作特性方面的顯著的優(yōu)點。傳統(tǒng)的萬向節(jié)通過波紋管密封，從而使污物不能侵入到萬向節(jié)中或者使油脂不能從萬向節(jié)中排出。所述波紋管例如固定在外轂或鎧裝環(huán)以及可與內(nèi)轂連接的軸上。通常， 在用于乘用車輛的萬向節(jié)中使用約70g至約120g的油脂量，以便在萬向節(jié)的使用壽命期間潤滑萬向節(jié)的部件。但所述油脂通常不與波紋管的材料相容。此外，必須被加速或減速的、 相對較大的油脂量對萬向節(jié)的特性具有負面影響。與剛剛描述的特征無關(guān)地，與此相應(yīng)，根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)的突出之處在于除了波紋管之外，還設(shè)置有例如構(gòu)造成盤狀的油脂阻隔裝置。根據(jù)本發(fā)明，由可彈性變形的材料組成的所述油脂阻隔裝置設(shè)置在鎧裝環(huán)中并且密封地固定在所述鎧裝環(huán)上或與內(nèi)轂連接的軸上。當油脂阻隔裝置固定在鎧裝環(huán)上時，油脂阻隔裝置的自由邊緣、即在徑向上位于內(nèi)部的邊緣優(yōu)選密封地貼靠在軸上，或者，在相反的情況下，貼靠在鎧裝環(huán)上。以此方式，即使萬向節(jié)彎曲時也防止油脂從緊鄰的萬向節(jié)區(qū)域中排出。因此，僅萬向節(jié)的相對較小的區(qū)域必須填充油脂，以便保證在萬向節(jié)的使用壽命期間的足夠的潤滑。但通過波紋管包圍的相對較大的區(qū)域在此可無油脂。由此，不僅實現(xiàn)顯著的重量節(jié)省，而且波紋管的材料也明顯少地被可能侵蝕性的油脂腐蝕。在根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)中，例如40g至約50g的油脂對于萬向節(jié)的潤滑就足夠。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在具有內(nèi)轂、外轂和鎧裝環(huán)的等速萬向節(jié)中，鎧裝環(huán)在萬向節(jié)的軸向方向上的長度約是外轂在萬向節(jié)的軸向方向上的長度的1.5至2. 5倍。尤其是，鎧裝環(huán)的長度是外轂的長度的1.75至2倍。以此方式形成鎧裝環(huán)的至少一個在軸向方向上突出于外轂的區(qū)段。這可以是用于固定軸頸的連接區(qū)段和/或是優(yōu)選柱狀的密封區(qū)段，所述密封區(qū)段可用于固定油脂阻隔裝置和/或波紋管。因此在所述根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)中，鎧裝環(huán)實現(xiàn)多個目的，從而萬向節(jié)的構(gòu)件的總數(shù)量可保持很小。當然，剛剛描述的四個特征組可彼此獨立地或者以任意的組合應(yīng)用在一個萬向節(jié)中，而不偏離本發(fā)明的主題。在所述發(fā)明構(gòu)思的擴展構(gòu)型中，萬向節(jié)具有可與外轂連接的、用于連接所述萬向節(jié)的軸頸，所述軸頸至少局部具有與鎧裝環(huán)的內(nèi)輪廓相對應(yīng)的、傳遞轉(zhuǎn)矩的外輪廓。因此， 轉(zhuǎn)矩不是僅僅通過軸頸與鎧裝環(huán)之間的例如材料結(jié)合的連接部來傳遞，而是主要通過所述兩個構(gòu)件的形狀鎖合的連接部來傳遞。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施形式，鎧裝環(huán)具有至少一個與萬向節(jié)的縱向軸線大致垂直地徑向向內(nèi)延伸的肩部，所述肩部形成用于定位外轂的止擋區(qū)域。此外，在構(gòu)造成對置滾道式活節(jié)/球籠式活節(jié)(Gegenbahngelenk)的等速萬向節(jié)中，在鎧裝環(huán)相應(yīng)匹配地構(gòu)型時已經(jīng)通過外轂中的在不同方向上擴寬或收縮的滾道輪廓設(shè)置了附加的用于定位外轂的止擋區(qū)域。在配備有設(shè)置在鎧裝環(huán)中的油脂阻隔裝置的等速萬向節(jié)中，油脂阻隔裝置優(yōu)選具有外部的例如通過環(huán)或箍圈增強的凸緣區(qū)段/卷邊區(qū)段(Wulstbereich)，所述凸緣區(qū)段被壓入鎧裝環(huán)中。所述凸緣區(qū)段優(yōu)選大致構(gòu)造成套筒狀，從而形成用于相對于鎧裝環(huán)密封的大的接觸面。而在萬向節(jié)不彎曲時，油脂阻隔裝置的主延伸方向大致垂直于所述凸緣區(qū)段并因此垂直于萬向節(jié)的縱向軸線。特別優(yōu)選的是，萬向節(jié)是固定活節(jié)O^stgelenk)，尤其是對置滾道式活節(jié)，所述萬向節(jié)在內(nèi)轂與外轂之間具有保持架，所述保持架具有在其中被引導(dǎo)的用于傳遞轉(zhuǎn)矩的滾珠。萬向節(jié)的部件優(yōu)選被設(shè)計用于傳遞400Nm以上、尤其是550Nm以上的連續(xù)轉(zhuǎn)矩，或者例如4000Nm至6000Nm的沖擊力矩。換言之，根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)也適用于乘用車輛中的大的并且功率高的發(fā)動機。在此優(yōu)選的是萬向節(jié)即使在機動化較弱的車輛中使用時在其設(shè)計方面也不變化，也就是說即使萬向節(jié)已經(jīng)是超尺寸的。為了保持車輛中的靜止質(zhì)量盡可能小，這樣構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的萬向節(jié)，使得尤其是通過減小至少鎧裝環(huán)和/或外轂的壁厚度來使由內(nèi)轂、保持架、滾珠、外轂和鎧裝環(huán)組成的萬向節(jié)的重量小于1kg，尤其是小于約600g。同時，這種萬向節(jié)要被設(shè)計用于傳遞大于 500Nm、例如約600Nm的連續(xù)轉(zhuǎn)矩。下面的表格示例性地示出了本發(fā)明萬向節(jié)的重量減輕的有利構(gòu)型與傳統(tǒng)的UF標準萬向節(jié)的比較，所述UF標準萬向節(jié)具有沉重的、一體地與軸頸連接并且構(gòu)造成外轂的外部件并且以此方式應(yīng)用在汽車制造中。
權(quán)利要求
1.一種等速萬向節(jié)，具有內(nèi)轂(3)、外轂G)、能與所述外轂連接的用于連接所述萬向節(jié)的軸頸(9)以及能形狀鎖合地與所述外轂連接的鎧裝環(huán)(7)，所述鎧裝環(huán)以不能相對轉(zhuǎn)動的方式包圍所述外轂(4)并具有至少一個止擋區(qū)域(7a，7b)，所述止擋區(qū)域在第一軸向方向上確定所述外轂(4)在所述鎧裝環(huán)(7)中的位置，其特征在于所述軸頸(9)具有例如法蘭狀的肩部區(qū)域(8)，所述肩部區(qū)域具有軸向的止擋面(8a)，所述肩部區(qū)域在與所述第一軸向方向相反的第二軸向方向上確定所述外轂(4)在所述鎧裝環(huán)(7)中的位置，其中，所述軸頸(9)固定在所述鎧裝環(huán)(7)上。
2.一種等速萬向節(jié)，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1所述的等速萬向節(jié)，具有內(nèi)轂(3)、外轂(4) 以及能形狀鎖合地與所述外轂連接的鎧裝環(huán)(7)，所述鎧裝環(huán)以不能相對轉(zhuǎn)動的方式包圍所述外轂，其特征在于所述外轂由硬化的板件制成，所述鎧裝環(huán)由優(yōu)選比所述外轂軟的、 未硬化的板件制成。
3.一種等速萬向節(jié)，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等速萬向節(jié)，具有在工作中與一軸⑵連接的內(nèi)轂(3)、外轂G)、能形狀鎖合地與所述外轂連接的鎧裝環(huán)(7)以及用于密封所述等速萬向節(jié)的波紋管(11)，所述鎧裝環(huán)以不能相對轉(zhuǎn)動的方式包圍所述外轂，所述波紋管固定在所述鎧裝環(huán)(7)和所述軸( 上，其特征在于在所述鎧裝環(huán)(7)中設(shè)置有由能彈性變形的材料制成的、優(yōu)選盤狀的油脂阻隔裝置(12)，所述油脂阻隔裝置密封地固定在所述鎧裝環(huán)(7)或所述軸( 上。
4.一種等速萬向節(jié)，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的等速萬向節(jié)，具有在工作中與一軸( 連接的內(nèi)轂(3)、外轂以及能形狀鎖合地與所述外轂連接的鎧裝環(huán)(7)， 所述鎧裝環(huán)以不能相對轉(zhuǎn)動的方式包圍所述外轂，其特征在于所述鎧裝環(huán)(7)在所述萬向節(jié)的軸向方向上的長度是所述外轂(4)在所述萬向節(jié)的軸向方向上的長度的大約1.5至 2. 5倍，尤其是1.75至2倍，其中，所述鎧裝環(huán)(7)具有在軸向方向上突出于所述外轂(4) 的、用于固定軸頸(9)的連接區(qū)段和/或在軸向方向上突出于所述外轂的、優(yōu)選柱狀的、用于固定油脂阻隔裝置(12)和/或波紋管(11)的密封區(qū)段。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的等速萬向節(jié)，所述等速萬向節(jié)具有能與所述外轂連接的、用于連接所述萬向節(jié)的軸頸(9)，其特征在于所述軸頸(9)至少部分地具有與所述鎧裝環(huán)(7)的內(nèi)輪廓相對應(yīng)的、傳遞轉(zhuǎn)矩的外輪廓。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的等速萬向節(jié)，其特征在于所述鎧裝環(huán)具有至少一個與所述萬向節(jié)的縱向軸線大致垂直地徑向向內(nèi)延伸的肩部(7b)，所述肩部形成用于定位所述外轂的止擋區(qū)域。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的等速萬向節(jié)，其特征在于所述鎧裝環(huán)(7)與所述軸頸(9)材料結(jié)合地連接。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的等速萬向節(jié)，所述等速萬向節(jié)具有設(shè)置在所述鎧裝環(huán) (7)中的油脂阻隔裝置(12)，其特征在于所述油脂阻隔裝置(12)具有外部的、優(yōu)選通過環(huán)或箍圈(14)增強的凸緣區(qū)段(13)，所述凸緣區(qū)段壓入到所述鎧裝環(huán)(7)中。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的等速萬向節(jié)，其特征在于所述萬向節(jié)是固定活節(jié)， 尤其是對置滾道式活節(jié)，所述萬向節(jié)在所述內(nèi)轂C3)與所述外轂(4)之間具有保持架(5)， 所述保持架具有在該保持架中被引導(dǎo)的用于傳遞轉(zhuǎn)矩的滾珠(6)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的等速萬向節(jié)，其特征在于所述萬向節(jié)的各部件被設(shè)計用于傳遞400Nm以上、尤其是550Nm以上的連續(xù)轉(zhuǎn)矩。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的等速萬向節(jié)，其特征在于至少所述鎧裝環(huán)(7)和/ 或所述外轂的壁厚度這樣降低，使得所述內(nèi)轂、所述保持架、所述滾珠、所述外轂和所述鎧裝環(huán)的重量小于1kg，尤其是小于大約750g。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的等速萬向節(jié)，其特征在于所述外轂(4)相對于所述內(nèi)轂(3)的在工作中允許的彎曲角度大于30°，尤其是為大約45°。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的等速萬向節(jié)，其特征在于所述外轂(4)部分地由所述軸頸(9)的所述肩部區(qū)域(8)包圍。
14.一種用于機動車的萬向軸，尤其是半軸，具有兩個等速萬向節(jié)、至少一個軸管(16) 以及必要時具有移動單元(17，18)，所述等速萬向節(jié)各自具有內(nèi)轂(3)、外轂0)、設(shè)置在所述內(nèi)轂與所述外轂之間的具有滾珠(6)的保持架(5)以及能形狀鎖合地與所述外轂(4) 連接的鎧裝環(huán)(7)，其特征在于所述萬向節(jié)結(jié)構(gòu)相同，尤其是完全相同，其中，每個萬向節(jié) (la, lb)配設(shè)有一能與所述外轂(4)和/或所述鎧裝環(huán)(7)連接的、用于連接所述萬向節(jié)的軸頸(9)。
15.一種用于機動車的萬向軸，尤其是根據(jù)權(quán)利要求14所述的萬向軸，具有兩個等速萬向節(jié)、至少一個軸管(16)以及必要時具有移動單元(17，18)，所述等速萬向節(jié)各自具有內(nèi)轂(3)、外轂G)、設(shè)置在所述內(nèi)轂與所述外轂之間的具有滾珠(6)的保持架(5)以及能形狀鎖合地與所述外轂連接的鎧裝環(huán)(7)，其特征在于所述兩個萬向節(jié)(la，lb)的總重量合起來比所述至少一個軸管(16)連同必要時設(shè)置的移動單元(17，18)的總重量小，尤其是，所述兩個萬向節(jié)的總重量為所述至少一個軸管連同必要時設(shè)置的移動單元的總重量的大約5分之一。
16.一種用于機動車的前橋的萬向軸，尤其是根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的萬向軸，其特征在于所述萬向軸的重量為大約4kg至大約5. 5kgo
17.一種用于機動車的后橋的萬向軸，尤其是根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的萬向軸，其特征在于所述萬向軸的重量為大約5kg至大約Ag。
18.一種用于機動車的傳動系，具有至少一個縱軸和至少兩個半軸(15)，所述半軸分別具有萬向節(jié)(1，la, lb)，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的等速萬向節(jié)，其特征在于所有的萬向節(jié)(l，la，lb)都結(jié)構(gòu)相同，尤其是完全相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等速萬向節(jié)，該等速萬向節(jié)具有內(nèi)轂(3)、外轂(4)、能與所述外轂連接的用于連接所述萬向節(jié)的軸頸(9)以及能形狀鎖合地與所述外轂連接的鎧裝環(huán)(7)，所述鎧裝環(huán)以不能相對轉(zhuǎn)動的方式包圍所述外轂(4)并具有至少一個止擋區(qū)域(7a，7b)，所述止擋區(qū)域在第一軸向方向上確定所述外轂(4)在所述鎧裝環(huán)(7)中的位置。所述軸頸(9)具有例如法蘭狀的肩部區(qū)域(8)，所述肩部區(qū)域具有軸向的止擋面(8a)，所述肩部區(qū)域在與所述第一軸向方向相反的第二軸向方向上確定所述外轂(4)在所述鎧裝環(huán)(7)中的位置，其中，所述軸頸(9)固定在所述鎧裝環(huán)(7)上。
文檔編號F16D3/84GK102422039SQ201080020127
公開日2012年4月18日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者C·迪塞爾 申請人:Bf新技術(shù)有限公司