专利名称：具有密封装置的接头组件和用于安装密封装置的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有密封装置的接头组件和一种用于将密封装置安装在匀速万向接头上的设备。该接头组件尤其用于机动车辆的高速推进轴。接头组件可设在推进轴的一端以连接到手动变速箱或轮轴驱动上。接头组件还可用作多部件推进轴的两轴部分之间的连接件。
背景技术：
一般地说，应保持驱动轴中的任何残余的不平衡尽可能地低，这就是在此使用的接头组件采用紧凑尺寸的原因。更具体地说，它适用于高速驱动轴，例如机动车辆的推进轴上，其中由于速度较高，残余的不平衡比在低速运转驱动轴，如机动车辆的侧轴有更大的影响。此外，必须确保这种接头组件具有紧凑尺寸，使得即使在高速情况下，它们仍然对外部安全地密封。
从DE102004048079得知一种用在轴颈和匀速万向头之间的连接组件。该连接件包括螺纹套管，该套管一方面连接到内部接头部分且另一方面连接到轴颈上。为了密封接头腔，设置有隔膜套筒，通过内部环管设置在螺纹套管的圆筒形外表面上并通过固定环固定。
DE102005036789提出一种多部件驱动轴的驱动组件。该驱动组件包括中间轴承、匀速万向接头、连接到匀速万向接头内部接头部分的轴颈和用于密封接头腔的隔膜套筒。该隔膜套筒包括内部环管，通过该内部环管其啮合到保持在轴颈上中间套管的环形凹槽。内部环管由固定环固定在中间套管上。
发明内容
本发明的目的是提出具有密封装置的改进的接头组件，具有紧凑设计且甚至在高速下仍具有可靠的密封效果。另一目的在于提供一种用于将密封装置安装在匀速接头上的设备，该设备设计简单并允许可靠的安装过程。
该目的通过提供一种具有密封装置的、尤其用于机动车辆的驱动轴的接头组件来实现，该接头组件包括匀速接头，具有带外部滚珠轨道的外部接头部分，具有带内部滚珠轨道的内部接头部分，具有引导在成对轨道内的扭矩传递滚珠，所述每对轨道由外部滚珠轨道和内部滚珠轨道组成，并具有带隔离圈窗孔的隔离圈，滚珠容纳在所述隔离圈窗孔中并保持在同一平面内；套管，牢固地连接到内部接头部分并同轴地设置在内部接头部分上；密封装置，具有固定到外部接头部分的环形盖、通过外部环管牢固地连接到环形盖上并通过内部环管密封地连接到套管上的密封隔膜，并具有用于将内部环管固定到套管上的固定环；其中环管包括通过形成在内部环管上的内部环形凸边由密封隔膜啮合的连续环形凹槽。
本发明接头组件的优点在于，由于具有密封隔膜的密封装置，它们轴向非常紧凑。此外，密封隔膜的特殊形状确保了即使在发生在诸如机动车辆驱动轴的推进轴的高速情况下，它们仍然牢固地固定在套管上并可靠地密封接头腔。由于密封隔膜的环形凸边与套管的外部环形凹槽啮合，实现了所述部件之间牢靠的、形状相配地连接。因此确保了内部环管不能由于离心力而向外移动。在优选实施例中，套管设置成套管突起的形式以生产成与内部接头部分整合成一体。
根据第一实施例，固定环生产成连续封闭金属丝环的形式，该金属丝环位于内部环管的外表面上。这实现了轴向尤其短的组件，具有牢固地固定在套管上的内部环管。内部环管在其外部表面较佳地包括由固定环牢靠地、形状相配地啮合的连续环形凹槽。在轴向方向，在环形凸边区域，内部环管包括的厚度大于由固定环啮合的凹槽区域。这样产生的厚度防止内部环管由于高离心力径向向外拉出。用于固定环的凹槽较佳地设置成轴向邻接内部环形凸边并部分地与该凸边相应地轴向交叠。
根据第二实施例，固定环设置成连续封闭L环的形式，该L环固定在套管上且至少在外部部分地包围内部环管。为此，L环在其径向外部，包括部分轴向覆盖内部环管的连续轴向腹板。该内部环管较佳地在远离面向内部接头部分的端面，包括由固定环的外部腹板包围的轴向环形凸边。该措施确保了内部环管牢固地固定在其面向远离接头的端部。为了确保内部环管更高的坚固性，后者较佳地为实心，填充在固定环和内部接头部分之间轴向形成的环形空间。
根据应用到两实施例的优选版本，内部环管在面向内部接头部分的端面，包括形状相配地与形成在内部接头端面上的环形凹槽相啮合的环形凸边。其有利之处在于，在隔膜部分的连接区域，由于高速度发生大的向外的径向力时，内部环管相对于内部接头部分能牢固地固定。
内部环形凸边较佳地仅延伸过内部环管的轴向的一部分。为了将环管可靠地连接到套管上，尤其有利的是如果内部环形凸边和向外邻接内部环管的隔膜部分设置在环管的相对两端，内部环形凸边较佳地形成在内部环管的第一轴向端，该轴向端位于内部接头部分的远处，而隔膜部分形成在内部环管的第二端，该第二端面向内部接头部分。
根据优选实施例，环形盖包括连续凸边，该连续凸边朝向内部开口并通过其外部环管由密封隔膜形状相配地啮合。此外，环形盖还包括圆柱形部分，该圆柱形部分延伸过外部接头部分且端部形状相配地形成在外部接头部分的环形凹槽内。环形盖较佳形成的方法是由外部环管形状相配地啮合的凸边到中心接头平面的轴向距离大于从所述中心接头平面连接到所述隔膜部分的区域的内部环管的轴向距离。此外，隔膜部分较佳地包括内部环管和外部环管之间区域的波浪形(check)；更具体地是S形。这些措施确保了在由于旋转发生离心力的情况下，隔膜部分紧密地抵靠环形盖的内部。防止隔膜部分膨胀或破裂，这样确保了安全的密封状态。
在轴向邻接环形凹槽的部分，套管较佳地包括用于接收管接螺母的外螺纹。通过这样形成的螺纹连接，接头组件可轴向地附连到车轴差速器上。为了确保简单且成本效益好地生产条件，最好套管和相应的套管凸起形成一体。当然，套管也可作为分开部件首先生产且随后牢固地连接到内部接头部分上。
匀速万向接头较佳地设置成以下将更详细描述的反向轨道接头的形式。匀速万向接头当然也可设置成其它固定接头，例如US接头(免底切)和RF接头(球笼式等(角)速固定接头)。具有直至3mm限定沉入的沉入接头也可用于本发明的接头组件。
上述目的的另一技术方案在于提供一种用于将密封装置安装到前述实施例任一个所述的接头组件的设备，包括安装套管，具有中心孔，该中心孔的内径使得所述安装套管可滑动到套管上，其中环形凹槽由安装套管覆盖；具有端面的可滑动套管，可轴向放置在安装套管上，其中，在密封隔膜的内部环管向所述安装套管上的内部接头部分移动期间，密封隔膜的内部环管从可滑动套管的端面放入并从而滑动到所述套管上；其中，在密封隔膜已经滑动到套管上之后，安装套管可抽出，其中环形凹槽被释放且内部环形凸边卡进环形凹槽。
根据优选实施例，安装套管包括具有较小壁厚以滑到套管上的第一部分和具有向内加宽的更大壁厚的轴向邻接的第二部分。中心孔的内径大约相当于形成在套管的端面和环形凹槽之间套管部分的外径，且安装套管的外径大约相当于形成在套管的环形凹槽和内部接头部分的端面之间的套管部分的外径。这样确保了内部环管可以在安装套管的外表面上滑动并平滑地滑到套管上的凹槽。在安装根据上述实施例的密封装置时，较佳地在内部环管装到安装套管上之前将固定环插入内部环管的外部环形凹槽中。
本发明的较佳实施例将在以下参照附图进行说明，其中图1是通过第一实施例中本发明接头组件的纵向剖视图。
图2示出了根据图1的围绕纵向轴线旋转的接头组件，。
图3是根据图1的接头组件的纵向剖视图，具有第一安装阶段的安装设备。
图4是在第二安装阶段通过具有根据图3安装设备的接头组件的纵向剖视图。
图5示出了第三安装阶段具有根据图3安装设备的接头组件。
图6是在第四安装阶段通过根据图3的接头组件的纵向剖视图。
图7是通过第二实施例中本发明接头组件的纵向剖视图。
具体实施例方式
图1和2示出了具有密封装置12的接头组件11，该密封装置将在以下共同描述。
接头组件11包括具有外接头部分的匀速万向接头2、具有用于轴颈的插入孔5的内接头部分4、滚珠6和具有隔离圈窗孔8的滚珠隔离圈7，滚珠6在平面E上保持在隔离圈窗孔8内。匀速接头2以反向轨道接头形式设置，即，接头部分3内的外部第一滚珠轨道9′和内接头部分4内的内部第一滚珠轨道10′相对于外接头部分3内的外部第二滚珠轨道9″和内接头部分4内的内部第二滚珠轨道10″沿相反方向轴向延伸。这样形成的第一对轨道9′、10′具有在第一方向R1开口的控制角，而第二对轨道9″、10″具有在第二方向R2开口的控制角。反向轨道形式的实现在于，平行于所示轨道底线的轨道中心线的曲率中心在每个接头3、4内偏置，使得它们相对于接头中心平面沿相反的轴线方向交替地绕过周边。当接头在对齐状态时接头中心平面由滚珠6的中心限定。扭矩传递滚珠6的和隔离圈窗孔的数量是10，但是当然也有可能使用不同数量的滚珠和隔离圈窗孔，如6、8或12。
反向轨道接头2设置成盘形接头形式，即是说外接头部分3在两个方向R1、R2都开口。在第一方向R1，反向轨道接头2通过密封装置12对外部密封。在第二方向R2，反向轨道接头2通过盖板22密封，所述盖板22通过外部凸缘部分保持在外接头部分3的凹槽23内。此外，还设有内部盖板24密封地容纳在内接头部分4的插入孔5内。通过凸缘部分26插入到凹槽23内的可附连中空轴25通过焊接连接到外接头部分3上。在该程度上说，所示接头更尤其用于单部件和多部件驱动轴。用于连接到连接部件的套管16整体形成在内接头部件4上。
密封装置12包括环形盖13，它最好制造成成形金属片的形式并包括密封隔膜15。环形盖13包括可滑动到外接头部分3上且端部带卷边的圆柱形部分27。以这种方式形成的带卷边的环管可靠地并形状相配地啮合在外接头部分3的连续环形凹槽14内。环形盖13通过位于外接头部分3与圆柱形部分27交叠区域的另一环形凹槽内的密封环17相对于外接头部分3密封。在与圆柱形部分27邻接的区域，环形盖13包括与外接头部分3的端面接触的径向部分26，以及其端部卷起以形成具有切去底部的卷边29的邻接锥形部分28。
通过其形成为环形卷边的外部环管18，密封隔膜15形状相配地与卷边29啮合。密封隔膜15还包括内部环管19，它通过密封环20，以及将两环管18、19彼此连接的隔膜部件21密封地固定在套管16上。隔膜部件21定形成波浪形，更具体说，是在内部环管19和外部环管18之间呈S形环形折叠。内部环管19在其内侧旁边包括环形卷边32，通过它内部环管19与套管16的外部环形凹槽33啮合。较佳地生产成与内接头部分4为一体的套管16，包括圆柱形第一套管部分35，该第一套管部分35从内部接头部分4的端面开始并由形成环形凹槽33侧面的肩部界定。在邻接环形凹槽33的区域，套管16包括具有外螺纹的第二套管部分36，该螺纹用来提供与可附连部件，例如轮轴差速器的连接。
内部环管19从内接头部分4的端面34延伸到第二套管部分36。环管19在其外表面大约两轴向端部之间的中心包括与固定环20啮合的连续凹槽。在轴向方向，环形凸边32的区域，内部环管的径向壁厚大于固定环20和圆柱形部分35之间的壁厚。在由于旋转发生离心力情况下(由于环形凸边32和所选的壁厚条件)内部环管19牢固地保持在内接头部分4的套管16上。S形隔膜部件21邻接第一套管部分35区域，即接头端的环管19。
图2示出了旋转时的接头组件11。可以看出隔膜部件21的S行环形折叠已经向外径向移动以及邻接外部凸边18的隔膜部件21的外部部分紧密地抵靠环形盖13。由于环形盖13的锥形部分28，外部环形凸边18被保持成离接头中心平面的轴向距离大于内部环形凸边19的轴向距离，更具体地，在连接到隔膜部件21的区域。这样可以确保，当接头组件旋转时，密封隔膜15紧密地抵靠环形盖28的内部，同时保持到隔离圈7的轴向距离。这样，实现了密封装置的长的使用寿命。
以下将结合描述图3至6示出了一种用于将密封装置12安装在匀速万向接头2的设备，以及安装顺序。
该设备包括管状安装套管42，该套管42具有带有中心孔44的薄壁第一部分43，以及径向向内加宽壁包括更大壁厚的轴向邻接的第二部分45。孔44的内径d大于第二套管部分36的外径D2，使得通过其第一部分43轴向相对于内接头部分4对齐的安装套管42可以滑动到套管16上。d与D2的直径比使得安装套管42可以以最小可能的运动滑动到套管16上，使得两部件相对于彼此对中。形成在环形凹槽33和内部接头部件4的端面34之间的第一套管部分35具有的外直径D1大于孔44的内径d，使得形成有抵靠装置，形式为安装套管42能够毗邻抵靠的肩部。所述套管部分35的外径D1大约相当于安装套管42的外径D。
此外，该设备包括可滑动套管46，该套管46当相对于安装套管42同轴线对齐时，可相对其轴向移动。安装套管的外径D和可滑动套管的内径被选择成使得在两套管42、46之间形成很小量的移动。可滑动套管46包括用于沿着安装套管42轴向移动密封隔膜15的内部环管19的径向端面47。
组装顺序如下首先密封隔膜15通过其外部环管18形成在环形盖13的凹槽29内。固定环20滑动到内部环管18上且这样形成的单元在薄壁区域滑动到安装套管42的圆柱形外表面上。
接着，安装套管42轴向地滑动到轴颈16上直到薄壁部分的端面轴向地抵住轴颈16的肩部，从而覆盖环形凹槽22。这在图3中示出。
在下一组装阶段，可滑动套管46沿着安装套管42朝向接头轴向移动。于是，内部环管19与密封隔膜15和环形盖13被可滑动套管46的端面47压向接头2。图4示出了插入过程中的中间位置，在该位置中内部环管19通过其面向接头的端部刚好抵住内接头部分4的端面34。
将可滑动套管46推向接头直到端面47与环形凹槽33远离接头的侧面位于同一平面内。在该位置，内部环管19部分地设置在第一套管部分35上并部分地在其接头端的安装套管42上。然后将安装套管42拉开到可滑动套管46下方沿方向R1远离接头，内部环管19的环形凸边32卡进套管16的环形凹槽33。该情况在图5中示出。
最后，使环形盖13的圆柱形部分27指向方向R2的端部变形，即卷边或折曲，使得它形状相配地并牢靠地与环形凹槽14啮合。因此环形盖13轴向地并径向地固定在外接头部分3上。环形盖13变形前的情况在图6中示出，而完成安装的接头组件在图1中示出。
图7示出了第二实施例中本发明的接头组件11′，关于设计和组装，很大程度上对应于图1至6示出的实施例并对应于对其进行参照的描述。给予相同部件以相同标号，而修改部件的标号加上撇号。
本实施例在密封隔膜15′的内部环管19′的设计上不同。可以看出不同于设置在内部环管外表面上的固定环，而是设有固定到轴颈16上的固定环20′。在安装密封隔膜15′之后，固定环20′滑动到轴颈16上并通过固定螺母(未示出)轴向固定以连接到轴颈16上。或者，固定环还可设有内螺纹并连接到轴颈16的外螺纹上。在其远离面向内接头部分的端面，内部环管19′包括形状相配地并牢靠地与固定环20′的轴向凹槽49啮合的轴向环形凸边48。在其面向内接头部分4的端面，内部环管19′包括形状相配地并牢靠地与形成在内接头部分4′的端面34上的环形凹槽52啮合的轴向环形凸边52。这样，内部环管19′通过其两轴向凸起48、50径向地在两轴向相对端固定，使得当发生离心力时，内部环管19′牢固地保持在套管16上。作为防止松开的附加安全措施，提供有与套管16的环形凹槽33啮合的径向向内的环形凸边32。内部环管19′是实心的并完全填充轴向形成在固定环20′和内部接头部分4′之间的环形腔。
以上组装顺序类似地相应于对图2至6描述的顺序并相应于参照其进行的描述。不同之处仅在于，在本实施例中，固定环20′仅在内部环管19′已经滑到轴颈16上之后才安装。
标号列表2 匀速接头3 外接头部分4 内接头部分5 插入孔6 滚珠7 隔离圈8 窗孔9 外部滚珠轨道10内部滚珠轨道11接头组件12密封装置13环形盖14环形凹槽15密封隔膜16环管17密封件18环管19环管20固定环21隔膜部件22盖板23凹槽24盖板25中空轴26径向部分27圆柱形部分28锥形部分29凸边
30 -31 -32 环形凸边33 环形凹槽34 端面(内部接头部分)35 套管部分36 套管部分42 安装套管43 第一部分44 孔45 第二部分46 可滑动套管47 端面48 环形凸边49 凹槽50 环形凸边51 -52 环形凹槽(内部接头部分)A 纵向轴线D，d 直径E 平面R 方向
权利要求
1.一种具有密封装置的接头组件，尤其用于机动车辆的驱动轴，包括匀速接头(2)具有带外部滚珠轨道(9)的外接头部分(3)、带内部滚珠轨道(10)的内接头部分(4)、引导在多对轨道内的扭矩传递滚珠(6)以及带隔离圈窗孔(8)的隔离圈(7)，所述滚珠(6)容纳在所述隔离圈窗孔(8)中并保持在同一平面内，所述每对轨道由外部滚珠轨道(9)和内部滚珠轨道(10)组成；套管(16)，牢固地连接到内接头部分(4)并同轴地设置在内接头部分(4)上；密封装置(12)，具有固定到外接头部分(3)的环形盖(13)、通过外部环管(18)牢固地连接到所述环形盖(13)上并通过内部环管(19)密封地连接到所述套管(16)上的密封隔膜(15)，并具有用于将所述内部环管(19)固定到所述套管(16)上的固定环(20)；其中，所述套管(16)包括一连续环形凹槽(33)通过形成在所述内部环管(19)上的内部环形凸边(32)啮合所述密封隔膜(15)。
2.如权利要求1所述的接头组件，其特征在于，所述固定环(20)设置成连续封闭金属丝环的形式，所述金属丝环设置在所述内部环管(19)的外表面上。
3.如权利要求2所述的接头组件，其特征在于，所述内部环管(19)在其外表面上包括由所述固定环(20)形状相配地啮合的连续凹槽。
4.如权利要求3所述的接头组件，其特征在于，在所述环形凸边边(32)的区域中所述内部环管(19)的厚度比由所述固定环(20)啮合的凹槽区域中的大。
5.如权利要求1所述的接头组件，其特征在于，所述固定环(20′)设置成连续封闭的L环形式，所述L环固定在所述套管(16)上且至少部分地包围所述内部环管(19)。
6.如权利要求5所述的接头组件，其特征在于，所述内部环管(19)在指向远离所述内接头部分(4)的端面包括轴向环形凸边(48)，所述环形凸边(48)由所述固定环(20′)的外部腹板包围。
7.如权利要求5或6所述的接头组件，其特征在于，所述内部环管(19)填充在所述固定环(20′)和所述内接头部分(4)之间轴向形成的向外敞开的环形空间。
8.如权利要求1至7中任一项所述的接头组件，其特征在于，所述内部环管(19)在面向所述内接头部分(4)的端面包括形状相配地啮合于所述内接头部分(4)的端面(34)上形成的环形凹槽(52)的轴向环形凸边(50)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的接头组件，其特征在于，邻接所述内部环管(19)外侧的所述内部环形凸边(32)和隔膜部分(21)设置在所述内部环管(19)的轴向相对的两端。
10.如权利要求9所述的接头组件，其特征在于，所述内部环形凸边(32)形成在背向所述内接头部分(4)的所述内部环管(19)的第一轴向端，且所述隔膜部分(21)形成在面向所述内接头部分(4)的所述内部环管(19)的第二端。
11.如权利要求1至10中任一项所述的接头组件，其特征在于，所述环形盖(13)包括连续的、向内敞开的卷边(29)，该卷边(29)形状相配地由密封隔膜(15)的外部环管(18)啮合。
12.如权利要求11所述的接头组件，其特征在于，所述环形盖(13)设计的方式是由外部环管(18)形状相配地啮合的卷边(29)到接头中心平面(E)的轴向距离大于连接到所述隔膜部分(21)的区域的内部环管(19)的轴向距离。
13.如权利要求1至12中任一项所述的接头组件，其特征在于，在轴向邻接所述环形凹槽(33)的部分(36)，所述套管(16)包括用于接收管接头螺母的外螺纹。
14.如权利要求1至13中任一项所述的接头组件，其特征在于，所述套管(16)和所述内接头部分(4)形成一体。
15.如权利要求1至14中任一项所述的接头组件，其特征在于，所述隔膜部分(21)具有所述内部环管(19)和所述外部环管(18)之间的波纹形状。
16.一种用于将密封装置安装到权利要求1至15任一项所述的接头组件(11)的设备，包括具有中心孔(44)的安装套管(42)，该中心孔(44)的内径使得所述安装套管(42)可滑动到所述套管(16)上，其中所述环形凹槽(33)由所述安装套管(42)覆盖；具有端面(47)的可滑动套管(46)，可轴向放置在所述安装套管(42)上，其中在所述密封隔膜(15)的所述内部环管(19)向所述安装套管(42)上的内接头部分(4)移动期间，所述密封隔膜(15)的内部环管(19)从所述可滑动套管(46)的端面(47)移动并从而滑动到所述套管(16)上；其中，在所述密封隔膜(15)已经滑动到所述套管(16)上之后，安装套管(42)可抽出，其中所述环形凹槽(33)被释放且所述内部环形凸边(32)卡进所述环形凹槽(33)。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述安装套管(42)包括具有较小壁厚以滑动到所述套管(16)上的第一部分(43)，和具有径向向内加宽的更大壁厚的轴向邻接的第二部分(45)。
18.如权利要求16或17所述的设备，其特征在于，所述中心孔(44)的内径大约相当于形成在所述套管(16)的端面和所述环形凹槽(33)之间的套管部分(36)的外径，且所述安装套管(42)的外径大约相当于形成在所述套管(16)的环形凹槽(33)和所述内接头部分(4)的端面(34)之间的套管部分(35)的外径。
全文摘要
一种具有密封装置的、尤其用于机动车辆的驱动轴的接头组件，包括匀速接头，具有带外部滚珠轨道的外部接头部分，带内部滚珠轨道的内部接头部分，引导在成对轨道内的扭矩传递滚珠，所述每对轨道由外部滚珠轨道和内部滚珠轨道组成，以及带隔离圈窗孔的隔离圈，滚珠容纳在所述隔离圈窗孔中并保持在同一平面内；套管，牢固地连接到内部接头部分并同轴地设置在内部接头部分上；密封装置，具有固定到外部接头部分的环形盖、通过外部环管牢固地连接到环形盖上并通过内部环管密封地连接到套管上的密封隔膜，并具有用于将内部环管固定到套管上的固定环；其中环管包括通过形成在内部环管上的内部环形凸边由密封隔膜啮合的连续环形凹槽。
文档编号F16D3/84GK101016922SQ20071008403
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月12日 优先权日2006年2月10日
发明者M·泽茨, F·约翰, H·瑟马克 申请人:Gkn动力传动系统有限公司