万向接头叉头、用于双万向球形接头的组件及机加工方法
【专利说明】
[0001]发明的
技术领域
[0002]本发明涉及具有两个万向接头和导向球形接头的连接件，并且特别是设计为连接机动交通工具转向柱的两个轴的这种连接件。本发明更特别地涉及在这种连接件的万向接头叉头和球形接头元件之间的组件。具有两个万向接头的该类型的连接件使在两个未对准的旋转轴之间、并且更具体地在转向柱的应用中在支撑方向盘的轴和支撑齿条小齿轮的轴之间传递旋转成为可能。
[0003]发明背景
[0004]在已知的方式中，单万向接头具有非等速的缺点，因为输出速度和输入速度之间的比率在回转期间不是恒定的，并且当轴之间的角度大时经历具有较大的振幅的周期性变化。该缺陷可以通过使用具有两个万向接头的传动机构在一定程度上被修正，所述两个万向接头被定位成使得其非线性彼此补偿并且是可接近的。为了仍然更好地控制该线性缺陷，还已知的是，通过在两个万向接头叉头之间提供中心球形接头使双万向接头定心。例如，该类型的装置在文件FR 2，730，774 Al中被描述。装置包括通过两个十字轴颈连接到两个端部叉头的中心叉头，每个端部叉头包括具有容纳一个轴端部的腔的基部，以及连接到基部的两个侧翼部，两个侧翼部面向彼此并且在其间限定用于容纳万向接头十字轴颈的容积。两个端部叉头还通过球形接头彼此连接，球形接头由连接在端部叉头中的一个端部叉头上的球体球形接头元件和附接在另一个端部叉头上的圆柱形互补球形接头元件构成。端部叉头与中心球形接头之间的连接借助于位于叉头的翼部的端部处的支柱来完成。该连接允许支柱的局部压扁并且有助于减小操作游隙。
[0005]然而，球形接头与端部叉头之间的该类型的连接不是完全令人满意的，因为其可能在球形接头与传动装置的轴线之间产生显著的中心偏移缺陷，从而在系统中产生应力。此外，球形接头支撑件的卷边可能破坏非常接近地定位的十字轴颈轴承的边界。最后，连接不具有任何余量，这可能不利于安全构件。
[0006]文献FR 2，402，803公开了制成一体的万向接头叉头，包括:连接到基部的两个侧翼部，两个翼部面向彼此并且在其间限定用于容纳万向接头十字轴颈的容积，两个翼部各自设置有用于引导万向接头十字轴颈的轴承容纳部，两个容纳部界定十字轴颈的的枢转轴线，该枢转轴线垂直于叉头的纵向轴线，万向接头叉头还包括连接两个侧翼部的连接桥，相对于纵向轴线，两个轴承容纳部位于基部和连接桥之间，连接桥包括与纵向轴线同轴的贯通孔。然而，由此形成的万向接头叉头难以固定到轴和具有所需要的精度。根据一个实施方案，翼部各自通过径向向外弯曲的且轴固定在其上的耳片延伸。根据另一个实施方案，通过焊接、铆接或使用螺钉和螺母系统来提供减少轴和万向接头叉头之间的扣接。这些解决方案在一方面以快的速度实施是复杂的，并且在另一方面关于得到的叉头和轴之间的对准是相对不令人满意的。
[0007]还可能的是，将端部叉头和相关联的球形接头元件形成为单个件，如例如在文件D198 18 570中所提出的。然而，这种配置需要使用非贯通的工具，例如，排除打眼，以用于设计为容纳轴端部的每个叉头的腔的机械加工。然后，该部件以较慢的速度被制造，从而导致尚成本。
[0008]文件US 2008/0227555公开了制成单个部件并且包括以下的万向接头叉头:具有容纳轴端部的腔的基部，腔界定了用于轴端部的几何插入轴线，腔在两个开放式轴向端部之间具有等截面，腔的几何外壳通过平行于几何插入轴线的母线界定并且描绘了基部的腔的等截面，并且两个侧翼部连接到基部，两个翼部面向彼此并且在其间限定用于容纳万向接头十字轴颈的容积，两个翼部各自设置有用于万向接头十字轴颈的导向轴承容纳部，两个容纳部界定十字轴颈的枢转轴线，该枢转轴线垂直于几何插入轴线，制成单个部件的万向接头叉头还包括连接两个侧翼部的连接桥，相对于插入轴线，两个轴承容纳部位于基部与连接桥之间。然而，也在该配置中，端部叉头和相关联的球形接头元件形成为单个件，其需要使用非贯通的工具并且例如排除打眼，以机械加工意图容纳轴端部的腔。然后，该部件以较慢的速度被制造，从而导致高成本。
[0009]发明简述
[0010]本发明旨在解决现有技术的缺点并且提出在万向接头叉头与球形接头元件之间的简化组件，其保证了以较低的成本实现球形接头相对于通过包含双万向接头的组件连接的轴的更好的对准。
[0011]为了实现以上目的，根据本发明的第一方面，提出了制成单个件并且包括以下的万向接头叉头:
[0012]-基部，其具有用于容纳轴端部的腔，腔界定了用于轴端部的几何插入轴线，腔在两个开放式轴向端部之间具有等截面，腔的几何外壳通过平行于几何插入轴线的母线界定并且描绘了基部的腔的等截面，
[0013]-两个侧翼部，其连接到基部，两个翼部面向彼此并且在两个翼部之间限定用于容纳万向接头十字轴颈的容积，两个翼部各自设置有用于万向接头十字轴颈的导向轴承容纳部，两个容纳部界定十字轴颈的枢转轴线，该枢转轴线垂直于几何插入轴线，以及
[0014]-连接桥，其连接两个侧翼部，相对于插入轴线，两个轴承容纳部位于基部和连接桥之间，连接桥包括与插入轴线同轴的贯通孔，贯通孔具有截面，所述截面处于基部的腔的几何外壳径向向外或与基部的腔的几何外壳相一致的所有点中。
[0015]贯通孔被设计为本身构成球形接头元件，或者设计为容纳这种球形接头元件。连接两个翼部的桥使结构变硬。具有以相同的轴线的用于轴端部的插入腔和用于球形接头元件的贯通孔的单件式设计保证了球形接头元件和轴的对准的良好精度以及使用特别简单的工具。硬度和精度一起起作用以限制部件随其寿命的磨损。
[0016]此外，通过提供具有等截面的腔来容纳轴端部，腔在其两个端部处是开放的并且具有小于位于其延伸部分中的贯通孔的截面的截面，在切割操作期间或之后，使用销钉穿过贯通孔，通过打眼操作机械加工腔是可能的。该机械加工方法的精度也有助于组装的精度。该方法还使减少制造周期的时间以及成本成为可能。
[0017]归因于由贯通孔形成的接口，构成万向接头叉头的部件可以是通用的，因为其可以适合于阳球形接头元件和阴球形接头元件两者。
[0018]优选地，基部的腔的截面是非圆形的。因此，在万向接头叉头和设计为插入到腔中的轴的端部之间提供形状锁定是可能的。特别地，可以提供，基部的腔是有凹槽的。
[0019]可以考虑用于贯通孔的各种形状，例如莫氏圆锥。然而，根据一个优选的实施方案，贯通孔的截面是恒定的，并且优选地是非圆形的。根据一个特别有利的实施方案，贯通孔的截面位于与基部的腔的几何外壳相一致的所有点中。然后，在相同的打眼操作中形成轴端部的容纳腔以及贯通孔是可能的。
[0020]根据另一个实施方案，贯通孔具有光滑的内部圆柱形壁，并且因此其本身构成阴球形接头元件。
[0021]根据本发明的另一方面，本发明涉及用于双万向球形接头的组件，包括:如上所述的万向接头叉头，构成第一部分；以及球形接头元件，其可以是由叉头的贯通孔构成的阴球形接头元件，或者阳或阴球形接头元件，所述阳或阴球形接头元件形成组装到万向接头叉头的第二部分并且具有端部，所述端部具有与贯通孔互补的形状并且容纳在贯通孔中。
[0022]优选地，不使用另外的部件、并且特别地不使用螺钉来获得万向接头叉头与球形接头元件之间的连接。优选地，万向接头元件的端部支撑在贯通孔中。
[0023]根据另一个备选方案，球形接头元件被拧进贯通孔中。可以提供制动器来防止部件旋松的任何风险。
[0024]优选地，球形接头元件具有支承在万向接头叉头的桥上的轴向定位肩部。
[0025]根据一个实施方案，万向接头叉头的桥具有用于保持球形接头元件的卷边。由此避免连接松开的任何风险，并且在连接中建立了余量。
[0026]根据本发明的另一方面，本发明涉及包括以上描述的至少一个组件或叉头的双万向接头。该组件使确保球形接头相对于插入轴线的良好居中成为可能，导致系统减少的中心偏移缺陷，从而在系统中导致较少的应力。
[0027]特别地，本发明涉及包括如先前描述的两个组件的双万向接头，两个组件中的一个组件的球形接头元件直接或者间接地容纳在两个组件中的另一个组件的球形接头元件中。
[0028]优选地，两个组件的万向接头叉头是相同的。这在部件被组装之前提供部件方面以及在制造成本方面导致相当大的优势。
[0029]根据本发明的另一方面，本发明涉及双万向接头，双万向接头包括如先前描述的至少一个第一万向接头叉头和第二万向接头叉头，所述第一万向接头叉头的贯通孔具有光滑的壁，所述第二万向接头叉头包括直接