萬向接頭叉頭、用于雙萬向球形接頭的組件及機加工方法
【專利說明】
[0001]發(fā)明的
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及具有兩個萬向接頭和導向球形接頭的連接件，并且特別是設計為連接機動交通工具轉向柱的兩個軸的這種連接件。本發(fā)明更特別地涉及在這種連接件的萬向接頭叉頭和球形接頭元件之間的組件。具有兩個萬向接頭的該類型的連接件使在兩個未對準的旋轉軸之間、并且更具體地在轉向柱的應用中在支撐方向盤的軸和支撐齒條小齒輪的軸之間傳遞旋轉成為可能。
[0003]發(fā)明背景
[0004]在已知的方式中，單萬向接頭具有非等速的缺點，因為輸出速度和輸入速度之間的比率在回轉期間不是恒定的，并且當軸之間的角度大時經(jīng)歷具有較大的振幅的周期性變化。該缺陷可以通過使用具有兩個萬向接頭的傳動機構在一定程度上被修正，所述兩個萬向接頭被定位成使得其非線性彼此補償并且是可接近的。為了仍然更好地控制該線性缺陷，還已知的是，通過在兩個萬向接頭叉頭之間提供中心球形接頭使雙萬向接頭定心。例如，該類型的裝置在文件FR 2，730，774 Al中被描述。裝置包括通過兩個十字軸頸連接到兩個端部叉頭的中心叉頭，每個端部叉頭包括具有容納一個軸端部的腔的基部，以及連接到基部的兩個側翼部，兩個側翼部面向彼此并且在其間限定用于容納萬向接頭十字軸頸的容積。兩個端部叉頭還通過球形接頭彼此連接，球形接頭由連接在端部叉頭中的一個端部叉頭上的球體球形接頭元件和附接在另一個端部叉頭上的圓柱形互補球形接頭元件構成。端部叉頭與中心球形接頭之間的連接借助于位于叉頭的翼部的端部處的支柱來完成。該連接允許支柱的局部壓扁并且有助于減小操作游隙。
[0005]然而，球形接頭與端部叉頭之間的該類型的連接不是完全令人滿意的，因為其可能在球形接頭與傳動裝置的軸線之間產(chǎn)生顯著的中心偏移缺陷，從而在系統(tǒng)中產(chǎn)生應力。此外，球形接頭支撐件的卷邊可能破壞非常接近地定位的十字軸頸軸承的邊界。最后，連接不具有任何余量，這可能不利于安全構件。
[0006]文獻FR 2，402，803公開了制成一體的萬向接頭叉頭，包括:連接到基部的兩個側翼部，兩個翼部面向彼此并且在其間限定用于容納萬向接頭十字軸頸的容積，兩個翼部各自設置有用于引導萬向接頭十字軸頸的軸承容納部，兩個容納部界定十字軸頸的的樞轉軸線，該樞轉軸線垂直于叉頭的縱向軸線，萬向接頭叉頭還包括連接兩個側翼部的連接橋，相對于縱向軸線，兩個軸承容納部位于基部和連接橋之間，連接橋包括與縱向軸線同軸的貫通孔。然而，由此形成的萬向接頭叉頭難以固定到軸和具有所需要的精度。根據(jù)一個實施方案，翼部各自通過徑向向外彎曲的且軸固定在其上的耳片延伸。根據(jù)另一個實施方案，通過焊接、鉚接或使用螺釘和螺母系統(tǒng)來提供減少軸和萬向接頭叉頭之間的扣接。這些解決方案在一方面以快的速度實施是復雜的，并且在另一方面關于得到的叉頭和軸之間的對準是相對不令人滿意的。
[0007]還可能的是，將端部叉頭和相關聯(lián)的球形接頭元件形成為單個件，如例如在文件D198 18 570中所提出的。然而，這種配置需要使用非貫通的工具，例如，排除打眼，以用于設計為容納軸端部的每個叉頭的腔的機械加工。然后，該部件以較慢的速度被制造，從而導致尚成本。
[0008]文件US 2008/0227555公開了制成單個部件并且包括以下的萬向接頭叉頭:具有容納軸端部的腔的基部，腔界定了用于軸端部的幾何插入軸線，腔在兩個開放式軸向端部之間具有等截面，腔的幾何外殼通過平行于幾何插入軸線的母線界定并且描繪了基部的腔的等截面，并且兩個側翼部連接到基部，兩個翼部面向彼此并且在其間限定用于容納萬向接頭十字軸頸的容積，兩個翼部各自設置有用于萬向接頭十字軸頸的導向軸承容納部，兩個容納部界定十字軸頸的樞轉軸線，該樞轉軸線垂直于幾何插入軸線，制成單個部件的萬向接頭叉頭還包括連接兩個側翼部的連接橋，相對于插入軸線，兩個軸承容納部位于基部與連接橋之間。然而，也在該配置中，端部叉頭和相關聯(lián)的球形接頭元件形成為單個件，其需要使用非貫通的工具并且例如排除打眼，以機械加工意圖容納軸端部的腔。然后，該部件以較慢的速度被制造，從而導致高成本。
[0009]發(fā)明簡述
[0010]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術的缺點并且提出在萬向接頭叉頭與球形接頭元件之間的簡化組件，其保證了以較低的成本實現(xiàn)球形接頭相對于通過包含雙萬向接頭的組件連接的軸的更好的對準。
[0011]為了實現(xiàn)以上目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了制成單個件并且包括以下的萬向接頭叉頭:
[0012]-基部，其具有用于容納軸端部的腔，腔界定了用于軸端部的幾何插入軸線，腔在兩個開放式軸向端部之間具有等截面，腔的幾何外殼通過平行于幾何插入軸線的母線界定并且描繪了基部的腔的等截面，
[0013]-兩個側翼部，其連接到基部，兩個翼部面向彼此并且在兩個翼部之間限定用于容納萬向接頭十字軸頸的容積，兩個翼部各自設置有用于萬向接頭十字軸頸的導向軸承容納部，兩個容納部界定十字軸頸的樞轉軸線，該樞轉軸線垂直于幾何插入軸線，以及
[0014]-連接橋，其連接兩個側翼部，相對于插入軸線，兩個軸承容納部位于基部和連接橋之間，連接橋包括與插入軸線同軸的貫通孔，貫通孔具有截面，所述截面處于基部的腔的幾何外殼徑向向外或與基部的腔的幾何外殼相一致的所有點中。
[0015]貫通孔被設計為本身構成球形接頭元件，或者設計為容納這種球形接頭元件。連接兩個翼部的橋使結構變硬。具有以相同的軸線的用于軸端部的插入腔和用于球形接頭元件的貫通孔的單件式設計保證了球形接頭元件和軸的對準的良好精度以及使用特別簡單的工具。硬度和精度一起起作用以限制部件隨其壽命的磨損。
[0016]此外，通過提供具有等截面的腔來容納軸端部，腔在其兩個端部處是開放的并且具有小于位于其延伸部分中的貫通孔的截面的截面，在切割操作期間或之后，使用銷釘穿過貫通孔，通過打眼操作機械加工腔是可能的。該機械加工方法的精度也有助于組裝的精度。該方法還使減少制造周期的時間以及成本成為可能。
[0017]歸因于由貫通孔形成的接口，構成萬向接頭叉頭的部件可以是通用的，因為其可以適合于陽球形接頭元件和陰球形接頭元件兩者。
[0018]優(yōu)選地，基部的腔的截面是非圓形的。因此，在萬向接頭叉頭和設計為插入到腔中的軸的端部之間提供形狀鎖定是可能的。特別地，可以提供，基部的腔是有凹槽的。
[0019]可以考慮用于貫通孔的各種形狀，例如莫氏圓錐。然而，根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，貫通孔的截面是恒定的，并且優(yōu)選地是非圓形的。根據(jù)一個特別有利的實施方案，貫通孔的截面位于與基部的腔的幾何外殼相一致的所有點中。然后，在相同的打眼操作中形成軸端部的容納腔以及貫通孔是可能的。
[0020]根據(jù)另一個實施方案，貫通孔具有光滑的內(nèi)部圓柱形壁，并且因此其本身構成陰球形接頭元件。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及用于雙萬向球形接頭的組件，包括:如上所述的萬向接頭叉頭，構成第一部分；以及球形接頭元件，其可以是由叉頭的貫通孔構成的陰球形接頭元件，或者陽或陰球形接頭元件，所述陽或陰球形接頭元件形成組裝到萬向接頭叉頭的第二部分并且具有端部，所述端部具有與貫通孔互補的形狀并且容納在貫通孔中。
[0022]優(yōu)選地，不使用另外的部件、并且特別地不使用螺釘來獲得萬向接頭叉頭與球形接頭元件之間的連接。優(yōu)選地，萬向接頭元件的端部支撐在貫通孔中。
[0023]根據(jù)另一個備選方案，球形接頭元件被擰進貫通孔中?？梢蕴峁┲苿悠鱽矸乐共考傻娜魏物L險。
[0024]優(yōu)選地，球形接頭元件具有支承在萬向接頭叉頭的橋上的軸向定位肩部。
[0025]根據(jù)一個實施方案，萬向接頭叉頭的橋具有用于保持球形接頭元件的卷邊。由此避免連接松開的任何風險，并且在連接中建立了余量。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及包括以上描述的至少一個組件或叉頭的雙萬向接頭。該組件使確保球形接頭相對于插入軸線的良好居中成為可能，導致系統(tǒng)減少的中心偏移缺陷，從而在系統(tǒng)中導致較少的應力。
[0027]特別地，本發(fā)明涉及包括如先前描述的兩個組件的雙萬向接頭，兩個組件中的一個組件的球形接頭元件直接或者間接地容納在兩個組件中的另一個組件的球形接頭元件中。
[0028]優(yōu)選地，兩個組件的萬向接頭叉頭是相同的。這在部件被組裝之前提供部件方面以及在制造成本方面導致相當大的優(yōu)勢。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及雙萬向接頭，雙萬向接頭包括如先前描述的至少一個第一萬向接頭叉頭和第二萬向接頭叉頭，所述第一萬向接頭叉頭的貫通孔具有光滑的壁，所述第二萬向接頭叉頭包括直接