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用于傳遞旋轉運動的輕型構造接頭.pdf

摘要
申請專利號:

CN201380068319.1

申請日:

2013.10.24

公開號:

CN104919202A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16D 3/223申請日:20131024|||公開
IPC分類號: F16D3/223(2011.01)I 主分類號: F16D3/223
申請人: 蒂森克虜伯鋼鐵歐洲股份公司
發明人: 邁克爾·霍弗特
地址: 德國杜伊斯堡
優先權: 102012110276.7 2012.10.26 DE
專利代理機構: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112 代理人: 張天舒; 張杰
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201380068319.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.07.06|||2015.10.14|||2015.09.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及用于從第一到第二旋轉軸傳遞旋轉運動的連接接頭,其具有接頭外部部件接頭中心部件和接頭內部部件,其中,為了傳遞旋轉運動,所述接頭外部部件被連接到第一旋轉軸并且所述接頭內部部件被連接到所述第二旋轉軸,以及滾珠被設置在滾珠軌道提供里,在滾珠軌道里的滾珠可以相對于所述接頭外部部件接頭中心部件和接頭內部部件改變它們的位置。本發明的目的是提供用于傳輸旋轉運動的連接接頭,一方面,連接接頭以更簡單的方式被構造并且易于制造以及進一步地當總摩擦低時具有更小間隙,得以實現;通過被設置在所述接頭外部部件和所述接頭中心部件之間的第一和第二滾珠軌道中至少一個里的滾珠,所述接頭外部部件相對于接頭中心部件繞第一樞轉軸被可樞轉地安裝,通過被設置在所述接頭內部部件和所述接頭中心部件之間的第三和第四滾珠軌道里的滾珠,所述接頭內部部件相對于接頭中心部件繞第二樞轉軸被可樞轉地安裝,第一和第二樞轉軸相對于彼此具有90°角,并且滾珠被設置在滾珠軌道里,使得借助于滾珠軌道的滾珠,旋轉運動經由所述接頭中心部件從所述接頭外部部件到所述接頭內部部件可以被傳遞。

權利要求書

權利要求書
1.  用于從第一旋轉軸向第二旋轉軸傳遞旋轉運動的連接接頭(1),其具有接頭外部部件(2)、接頭中心部件(3)和接頭內部部件(4),其中,為了傳遞該旋轉運動,所述接頭外部部件(2)被連接到第一旋轉軸并且所述接頭內部部件(4)被連接到所述第二旋轉軸,以及滾珠(5a、6a、7a、8a)被設置在滾珠軌道(5、6、7、8)里,在所述滾珠軌道(5、6、7、8)里的滾珠(5a、6a、7a、8a)可以相對于所述接頭外部部件(2)、接頭中心部件(3)和接頭內部部件(4)改變它們的位置,
其特征在于,通過位于被設置在所述接頭外部部件(2)和所述接頭中心部件(3)之間的至少一個第一滾珠軌道和第二滾珠軌道(5、6)里的滾珠(5a、6a),所述接頭外部部件(2)相對于所述接頭中心部件(3)繞第一樞轉軸A被可樞轉地安裝,
通過位于被設置在所述接頭內部部件(4)和所述接頭中心部件(3)之間的第三滾珠軌道和第四滾珠軌道(7、8)里的滾珠(7a、8a),所述接頭內部部件(4)相對于所述接頭中心部件(3)繞第二樞轉軸B被可樞轉地安裝,所述第一樞轉軸A和第二樞轉軸B相對于彼此成90°角,并且所述滾珠(5a、6a、7a、8a)被設置在滾珠軌道(5、6、7、8)里,使得通過所述滾珠軌道(5、6、7、8)的滾珠(5a、6a、7a、8a),所述旋轉運動經由所述接頭中心部件(3)從所述接頭外部部件(2)向所述接頭內部部件(4)是可傳遞的,反之亦然。

2.  根據權利要求1所述的連接接頭,其特征在于,至少兩個滾珠(5a、5b、8a、8b)被設置在每個滾珠軌道(5、6、7、8)里。

3.  根據權利要求1或2所述的連接接頭,其特征在于,所述滾珠軌道(5、6、7、8)以這樣的方式被構造,使得所述接頭外部部件(2)和/或接頭內部部件(4)分別在繞第一和第二樞轉軸A、B的每 個方向上可樞轉至少40°角。

4.  根據權利要求1至3中任意一項所述的連接接頭,其特征在于,在所述滾珠軌道(5、6、7、8)中的滾珠(5a、6a、7a、8a)被設置在所述連接接頭(1)的徑向平面內的共同半徑(9)上。

5.  根據權利要求1至4中任意一項所述的連接接頭,其特征在于,所述接頭外部部件(2)具有設置有被增大外直徑的區域并且所述接頭中心部件(3)具有用于接收所述第一滾珠軌道(5)和第二滾珠軌道(6)的滾珠(5a、6a)的被減小外直徑的相關聯區域,并且所述接頭中心部件(3)具有設置有被增大外直徑的區域并且所述接頭內部部件(4)具有用于接收所述第三滾珠軌道(7)和第四滾珠軌道(8)的滾珠的被減小外直徑的相關聯區域。

6.  根據權利要求1至5中任意一項所述的連接接頭,其特征在于,在具有被增加或減小的外直徑的區域里的所述接頭外部部件(2)、所述接頭中心部件(3)和/或接頭內部部件(4)相對于被設置在各自滾珠軌道(5、6、7、8)里的滾珠具有大于45°的接觸角。

7.  根據權利要求1至6中任意一項所述的連接接頭,其特征在于,所述接頭外部部件(2)、所述接頭中心部件(3)和/或接頭內部部件(4)是由旋轉對稱的圓形坯、管部分或者通過成型優選施加輥旋壓時形成的擠壓壓坯進行制造的。

8.  根據權利要求1至7中任意一項所述的連接接頭,其特征在于,所述接頭外部部件(2)、所述接頭中心部件(3)和/或接頭內部部件(4)在成型形成后部分或全部地進行熱處理。

9.  根據權利要求1至8中任意一項所述的連接接頭,其特征在于,在每種情況下,至少兩個滾珠軌道(5’、5”、6’、6”、7’、7”、 8’、8”)被構造為彼此平行延伸的兩個滾珠軌道。

10.  根據權利要求1至9中任意一項所述的連接接頭,其特征在于,可選地具有用于連接第一和第二旋轉軸的緊固裝置(12)的接頭軸頸(2b)被分別設置在面對所述第一旋轉軸方向的所述接頭內部部件(4)的端部上,和/或在面對所述第二旋轉軸方向的所述接頭外部部件(2)的端部上。

說明書

說明書用于傳遞旋轉運動的輕型構造接頭
技術領域
本發明涉及一種用于從第一旋轉軸向第二旋轉軸傳遞旋轉運動的連接接頭,其具有接頭外部部件、接頭中心部件和接頭內部部件,其中,為了傳遞旋轉運動,所述接頭外部部件被連接到第一旋轉軸并且所述接頭內部部件被連接到所述第二旋轉軸,以及滾珠被設置在滾珠軌道里,在滾珠軌道里的所述滾珠可以相對于接頭外部部件、接頭中心部件和接頭內部部分而改變它們的位置。
背景技術
等速接頭、三腳架接頭以及萬向接頭被用來以形狀適配的方式互連彼此不平行延伸的旋轉軸,使得一個旋轉軸的旋轉運動可以被傳遞給另一個。這些接頭通常是由接頭外部部件、接頭中心部件和接頭內部部件構成的,其中,滾珠可以被設置在滾珠軌道中,一方面,滾珠軌道確保例如從接頭外部部件到接頭中心部件以及向前到接頭內部部件的所述旋轉運動的形狀適配傳遞,另一方面,使得滾珠在旋轉運動過程中能夠相對于接頭外部部件、接頭中心部件或者接頭內部部件改變它們的位置是可能的。在現有技術例如英國專利文獻GB 390 438中,滾珠頭形狀的接頭內部部件通過滾珠軌道里的滾珠被連接到接頭中心部件并且同樣的滾珠形的接頭外部部件是已知的。在此,滾珠軌道通過插入件的方式被實施,其被設置在接頭內部部件、接頭中心部件以及接頭外部部件里。一方面,從現有技術中已知的連接接頭的結構是復雜的并且需要許多機械加工步驟來實現所要求的插入件以及在接頭的各個部分待提供的研磨部分。另一方面,已知的連接接頭具有接頭內部部件和接頭外部部件之間允許的彎曲角度是相對適度的缺點。此外,從現有技術已知的連接接頭的重量也需要改進。最后,由于已知的連接接頭的過于確定的系統,接頭內部部件和接頭外 部部件之間的間隙同樣需要被改進。
發明內容
在此所執行的本發明是基于提供用于傳遞旋轉運動的連接接頭的目標,一方面其以更簡單的方式被構造并且更易于制造,而且在整體具有更小摩擦時具有較小的間隙。
根據本發明的第一教導,上述目的是通過通用型的連接接頭實現的,其中所述外部部件通過被設置在接頭外部部分和接頭中心部件之間的至少一個第一和一個第二滾珠軌道里的滾珠,圍繞第一樞轉軸軸線相對于接頭中心部件被可樞轉地安裝,接頭內部部件通過被設置在接頭內部部件和接頭中心部件之間的第三和第四滾道里的滾珠,圍繞第二樞轉軸相對于接頭中心部件被可樞轉地安裝,第一和第二樞轉軸軸線相對于彼此成90°,并且滾珠被設置在滾珠軌道里,使得通過在滾珠軌道上的滾珠的方式,旋轉運動經由接頭中心部件被從所述接頭外部部件傳遞到接頭內部部件,并且反之亦然。
與現有技術相比,接頭外部部件通過第一樞轉軸軸線被安裝使得其相對于接頭中心部件是可樞轉的,并且接頭內部部件通過相對于第一樞轉軸軸線被旋轉90°的第二樞轉軸被安裝使得相對于接頭中心部件是可樞轉的。通過滾珠軌道以及被置于其中的滾珠的方式,所提供的兩個樞轉軸相對于現有技術中已知的連接接頭而言,使得連接接頭以顯著簡單的方式進行構造,即僅具有總共四條滾珠軌道并且特別是用于確保樞轉和旋轉運動具有顯著低的摩擦值成為可能。該樞轉軸90°的設置允許兩個旋轉軸運動的最大的自由度,其中旋轉運動在該兩個旋轉軸之間被傳遞。
根據本發明的第一實施例,每滾珠軌道中提供至少兩個滾珠。與每個滾珠軌道使用一個滾珠相比,引導性能以及連接接頭的間隙都得到改善。相比于正如從現有技術中已知的每滾珠軌道使用三個滾珠,在滾珠軌道相同路徑長度的情況下,每個滾珠軌道使用兩個滾珠允許接頭部件相對于彼此更大自由度地運動。
根據本發明的連接接頭的進一步的實施方式,滾珠軌道以這種 方式被構造,即接頭外部部件和/或接頭內部部件分別在圍繞第一和第二樞轉軸軸的每個樞轉方向上以至少40°的角度是可樞轉的。由此,該連接接頭可以提供非常大的彎曲角度。
根據本發明進一步的實施方式,該連接接頭可以以簡單的方式被設置,其中接頭外部部件具有設置有被增大的外直徑的區域以及接頭中心部件具有連接區域,該連接區域設置有用于接收所述第一和第二滾珠軌道的滾珠的被減小的外直徑,并且接頭中心部件區域設置有被增大的外直徑的區域以及接頭內部部件具有設置有用于接收所述第三和第四滾道滾珠的被減小外直徑的區域。由于該措施,滾珠軌道由所述接頭外部部件以及由所述接頭中心部件和接頭內部部件直接進行設置,使得插入件或其它滾珠保持架的應用被省略。當然,還可以設想被用于滾珠軌道的滾珠的滾珠保持架。然而,所述滾珠保持架然后可以被減少到最小尺寸,因為大部分的引導分別由接頭外部部件、接頭中心部件或接頭內部部件進行確保。例如,然后與那些應用在滾珠軸承里相似的滾珠保持架可以被采用。
優選地,在設置有被增加或被減少外直徑的區域中的所述接頭外部部件、接頭中心部件和/或接頭內部部件相對于被安置在相應滾珠軌道上的滾珠來說,具有大于45°的接觸角。由此,盡管未使用滾珠保持器,對滾珠的引導被顯著地改善并且連接接頭的間隙因此被顯著減少。
優選地,該滾珠軌道具有例如橢圓形橫截面或者鏡像尖拱中的一個。由此,在滾珠軌道上的滾珠運行面或接觸線可分別被減少到幾個點例如兩個接觸點,并且整體摩擦可因此被減少。
如果并且當所述接頭外部部件、接頭中心部件和/或接頭內部部件從旋轉對稱的圓坯、管部件或者通過模具形成的擠壓壓坯進行制造的,優選當施加輥旋壓時,被提供用于滾珠軌道的那些區域具有無突出邊緣和棱角的典型半徑,例如在機械成型中如規則方式被產生。這些半徑導致在負載下滾珠所承受的壓力能夠以改善的方式被吸收。在運行出滾珠軌跡的張力峰值減少或避免,分別。此外,滾珠的軌道,也可以在通過高集成過程,如輥旋壓,對于實施例的方式以簡單的方 式制造,無需固體空位是必要的任何消減加工。在滾珠軌道跑完的張力峰值分別被減小或者被避免。而且,該滾珠軌道也可以以簡單的方式通過高集成度工藝例如輥旋壓進行制造,而無需被視為必要的固體坯料的削減機加工。削減機加工操作實際上有問題,即尖銳的邊緣和突起必須相應地被移除或者彎曲一般減小張力峰值。這些是額外的昂貴的操作步驟。與此相反,作為一項規則,模具成型產生具有低摩擦值的光滑表面。除了輥旋壓,分別用于機械地形成管狀坯件或圓形或擠壓壓坯的其它方法當然也是可以考慮,例如拉擠、輥壓成型等。
優選地,在成型后,所述接頭外部部件、接頭中心部件和/或接頭內部部件被部分或全部地進行熱處理。由此
一方面,能夠實現較高力傳遞的所使用的接頭外部部件、接頭中心部件以及接頭內部部件的強度值可以被實現。另一方面,實現了所述連接接頭的低磨損。
為了進一步改善連接接頭的引導,根據進一步的實施方式,在每種情況下,至少兩個滾珠軌道被構造為彼此平行的兩個滾珠軌道,使得彼此平行延伸的這些雙滾珠軌道上的導向特性得到進一步地提高。另一方面,扭矩傳遞通過彼此平行延伸的滾珠軌道以顯著改進的方式得以實現;另一方面,由于采用彼此平行延伸的滾珠軌道,摩擦不會以過大的方式增加,特別是使得用于連接接頭的被增加的轉矩傳遞得以保證,特別是如果并且當所有四個滾珠軌道在每種情況下被構造為彼此平行延伸的滾珠軌道時。
一方面,接頭外部部件以及接頭內部部件可以被配置為與第一或第二旋轉軸一體的。另一方面,根據連接接頭的一個有益的實施方式,在接頭外部部件的端部上,其面向所述第一旋轉軸的方向,和/或在接頭內部部件的端部上,其面向所述第二旋轉軸的方向;接頭軸頸被設置,該接頭軸頸可選地分別具有用于連接到第一和第二旋轉軸的緊固裝置。一方面,由于該接頭軸頸,各個接頭部件也就是接頭外部部件或接頭內部部件可以以形狀適配的方式被連接到旋轉軸,使得該連接接頭從旋轉軸上非有意的釋放得以避免。另一方面,該接頭軸頸例如可具有齒以便確保良好的轉矩傳遞到旋轉軸。
附圖說明
以下的本發明通過示例性的實施例并且結合附圖內容將以更加詳細的方式進行描述,其中
圖1以示意性徑向截面圖示出了連接接頭的第一示例性實施例;
圖2示出了圖1中的示例性實施例沿剖面線II的示意性截面圖;
圖3示出了圖1中的示例性實施例沿剖面線III的示意性截面圖;
圖4以示意性徑向截面圖示出了具有在每種情況下彼此平行延伸的兩個滾珠軌道的連接接頭的第二示例性實施例;以及
圖5a)、5b)示出了具有不同截面形狀的滾珠軌道的兩個示例性實施例。
具體實施方式
在圖1中,根據本發明的連接接頭1的第一示例性實施例最初以示意性徑向剖視圖的方式進行說明。該連接接頭1具有接頭外部部件2、接頭中心部件3和接頭內部部件4。通過第一和一個第二滾珠軌道5、6,接頭外部部件2被安裝成相對于接頭中心部件3繞軸線A是可樞轉的。此外,通過第三和第四滾珠軌道7、8,接頭內部部件4被安裝在接頭中心部件3上使得接頭內部部件4相對于接頭中心部件繞樞轉軸B是可樞轉的。兩個樞轉軸A和B相對于彼此具有的90°的角度。正如在圖1中可見的那樣,在圖1所示的連接接頭的示例性實施例中,一方面,總共只需要四個滾珠軌道5、6、7、8用于傳遞所述第一旋轉軸的旋轉運動到第二旋轉軸,并且另一方面用于相對于軸A和B通過樞轉能夠同時彎曲一定角度。
正如同樣可以從圖1所示的示例性實施例中所見的那樣,該連接接頭1是由金屬薄片型材料而不是固體材料制造。因此,與在現有技術中已知的連接接頭即主要具有固體材料或幾乎為實心材料相比, 所述連接接頭1特別輕巧。優選地,例如通過輥旋壓或軋成型方式被機械形成的圓形坯、管部分或者擠壓壓坯被使用。
所述接頭外部部件、接頭中心部件以及接頭內部部件優選地由通過機械成型例如輥旋壓所形成的擠壓壓坯、圓形坯或管狀中空體進行制造。輥旋壓是優選的制造方法,通過該方法,特別是在各個區域的各種壁厚度也可以被沒有問題地實現。在此,根據本發明的連接接頭1不依賴于滾珠軌道的區域里的額外措施;這意味著原則上無需滾珠保持器來實施連接接頭。然而,特別是實現與滾珠軸承的滾珠類似的簡單滾珠保持架也是可以設想的。
優選地,設置有滾珠軌道的所述接頭外部部件2的、所述接頭中心部件3的以及所述接頭內部部件4的區域都是在成型后進行熱處理。由此,特別低的磨損敏感性成為可能并且同時確保比較高的轉矩傳遞也是可能的。為了盡可能均勻地分別實現力傳遞或轉矩傳遞,軌道5、6、7、8的滾珠5a、6a、7a、8a被布置在共同的半徑9上。
圖2沿截面軸線II以示意性剖視圖示出了安置在接頭外部部件2與接頭中心部件3之間的兩個滾珠圖5a、5b部設置在滾珠軌道5里。所述接頭中心部件3被設置使得其繞樞轉軸B至少40℃角度是可樞轉的,所述樞轉軸B從附圖平面伸出的,從而使得最大樞轉軸角α為至少80°。如圖2中由虛線所示出的那樣,在接頭中心部件包括接頭內部部件繞樞轉軸B樞轉的過程中,所述滾珠5a和5b改變它們的位置。
所述第一示例性實施例沿截面軸線III的示意性剖視圖現在在圖3中進行描述,其中,所述滾珠8a、8b被以該種方式設置在接頭內部部件4和接頭中心部件3之間,即在滾珠軌道8中的所述滾珠8a、8b可以相對于接頭中心部件移動。所述接頭內部部件4可以通過繞從附圖平面突出的樞轉軸A被樞轉至少40°,從而繞樞轉軸A的最大樞轉角α為至少80°。
在圖3中進一步說明了面對第一旋轉軸方向的所述接頭外部部件2a的端部具有設置有齒12的接頭軸頸2b,例如,所述接頭軸頸2b可以以形狀適配的方式被連接到旋轉的從動部件例如變速箱。
第二示例性實施例的徑向剖視圖,其與圖1所示的第一示例性實施例不同之處在于:在每種情況下兩個平行的滾珠軌道5’、5”、6’、6”,7’、7”、8’、8”而不是單個滾珠軌道被設置以便繞樞轉軸A和B的樞轉運動成為可能,這已經在圖4中示出了。此外,正如已經被指出的那樣,所述兩個平行的滾珠軌道用作從所述第一旋轉軸通過接頭外部部件2’、接頭中心部件3’傳遞扭矩到接頭內部部件4’并且因此傳遞到第二旋轉軸。在圖4中,用于提供在滾珠軌道中的滾珠的滾珠保持架例如使用附圖標記10’來標示。然而,在圖1以及在圖4的本示例性實施例都不需要滾珠保持架。
滾珠軌道的橫截面的各種實施例被示出在圖5a)和圖5b)中。例如,圖5a)示出了圖1中的第一實施方式的滾珠8a。所述接頭中心部3連同接頭內部部件4一起在此形成了具有橢圓形橫截面的滾珠軌道8。由此,滾珠僅僅由兩個接觸線進行支撐。所述接觸線以剖視圖方式被示出在兩個截面之間并且達到具有特別低的摩擦值的程度。同樣可以由圖5b)所示的具有有鏡像尖拱的橫截面的一個滾珠軌道來實現。在此,同樣地,引導滾珠的僅僅兩個環形接觸表面或接觸線分別被配置。由此,在滾珠軌道上的滾珠間隙被減少,并且在滾珠軌道上的滾珠摩擦同時被保持得盡可能低。
如圖5a)和5b)所示,在具有增加的或減少的外直徑的區域里的所述接頭中心部件3以及接頭內部部件4相對于設置在各自滾珠軌道里的所述滾珠例如滾珠8a具有大于45°的接觸角β。這也適用于接頭外部部件2和接頭中心部件3以及在各自滾珠軌道5、6里相關聯的滾珠5a、6a,使得所述滾珠以特別精確的方式被引導在滾珠軌道上。

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