用于驱动轴的纵向位移单元的制作方法

专利名称：用于驱动轴的纵向位移单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动轴的纵向位移单元。带有此纵向位移单元的驱动 轴用于工程或车辆结构中的动力传动系统。
背景技术：
美国专利US 4 981 459描述了一种用于带有一第一轴元件的驱动轴的纵向 位移单元，该第一轴元件包括一设置有平行于纵向轴线延伸的、沿周向分布的 第一槽的外表面。 一第二轴元件设置有一通孔，该通孔沿着纵向轴线延伸并接 纳第一轴单元。在通孔中设置有多个第二槽，它们的定位与第一槽相对并平行 于纵向轴线延伸。在该通孔中，在第一轴元件和第二轴元件之间设置有一引导 滚珠的套筒形的隔离圈(cage)，滚珠配合于彼此相对布置的槽中。毗邻槽的 第一轴元件外表面中的槽的退刀部(run-out)或凹部的端部形成限界装置或阻 挡滚珠的阻挡装置，诸滚珠被容纳、封闭在隔离圈的相关端部。这样，隔离圈 朝向第一轴元件的移动被限定。如果设置有槽的退刀部，那么，这会导致拥塞。 如果设置一周向凹部，如上所述，该凹陷沿着纵向轴线接纳前后布置的滚珠， 那么，传递转矩的能力会减小。另一缺点在于，在快速运动的情形中，滚珠剧 烈地抵靠阻挡装置，可能造成损坏。FR 1 373 752描述了一纵向位移单元，其中，与上述现有技术相反，在第 一轴元件和第二轴元件之间没有设置沿纵向轴线的自由设定的隔离圈，而是将 隔离圈布置在诸弹簧之间，弹簧支承在阻挡装置上，由此使隔离圈朝向中心位 置加载。为切实地达到中心位置所需要的弹簧力因此必须很高，这意味着不再 可能有平稳的操作条件。发明内容本发明的目的在于提供一纵向位移单元，其中，它既能沿纵向轴线在诸轴 元件之间的正常相对调整范围内达到平稳的操作条件，又能防止部件朝向端部位置损坏。根据本发明，通过提供一用于驱动轴的纵向位移单元来实现目的，该单元 包括——纵向轴线； ——第一轴元件，其具有 一外表面；多个第一槽，它们平行于所述轴线延伸并周向地分布在外表面内； ——第二轴元件，其具有一通孔，该通孔沿着纵向轴线延伸，并接纳第一轴元件；多个第二槽，它们与第一槽相对地布置在通孔内，这些第二槽平行于纵 向轴线延伸并沿周向地分布；一 一套筒形隔离圈，该隔离圈为布置在第一轴元件和第二轴元件之间的通孔内，并导向滚动接触构件， 该滚动接触构件与互相相对地布置的第一槽和第二槽配合，设置有多个通孔，它们沿周向地分布并平行于纵向轴线延伸，还包括纵 向端部；包括压力弹簧，它们被保持成预张紧在通孔内的纵向端部之间； 一至少一个阻挡装置，该阻挡装置为与轴元件之一相连，当压力弹簧通过隔离圈在两个轴元件之间的一 自由 位移路径之后，该压力弹簧邻接抵靠在该阻挡装置上，该位移路径未受到压力 弹簧加载。该实施例的优点在于，在两个轴元件相对于彼此调整的正常操作范围之内， 由于仅存在滚动接触摩擦，纵向位移单元以低摩擦的方式运作。压力弹簧在朝 向一预定位置加载隔离圈方面不是有效的。当达到最大可能调整路径时，首先， 弹簧搁置抵靠在阻挡装置上，于是，在对应运动过程中，无论是可伸縮插入的 轴元件被抽出时还是它们彼此插入时，隔离圈的运动受到阻尼作用，因此避免 了部件发生损坏。 一个或多个阻挡装置可这样布置即使第一轴元件内的滚珠 包含一退刀部，滚动接触构件也不会进入所述区域。仅在达到预定弹簧行程时，滚动接触构件本身才可搁置抵靠在相关的阻挡 装置上。根据本发明的一实施例，提出将其中一个轴元件与两个阻挡装置相连，所述两个阻挡装置沿着纵向轴线彼此间隔开一距离地布置。另一可能在于，两个 轴元件各与一阻挡装置相连。或者，两个轴元件也有可能与两个沿着纵向轴线 彼此间隔开一距离地布置的阻挡装置都相连。尽管只需提供一组压力弹簧，但如果隔离圈相对较长且如果在滚动接触构 件的个别排中设有多个滚动接触构件，那么，建议沿着纵向轴线前后地布置两 组压力弹簧，这两组压力弹簧与不同的阻挡装置合作。为了在压力弹簧的弹簧 行程已经用完时达到一完全的端部限界，建议将该阻挡装置的尺寸设置为它 被靠近隔离圈端部定位的滚动接触构件邻接。在设置有阻挡装置时，为了实现不用压力弹簧加载的、相对于轴元件的一 隔离圈调整路径，建议与轴元件相连的两个阻挡装置之间的距离大于与沿纵向 轴线的一对第一槽和第二槽相连的一排滚动接触构件的长度。作为对上述实施 例的一种替代方案，通过确保隔离圈端部搁置抵靠在一阻挡装置上，可将靠近 滚动接触构件的所述端部用来完全地界定隔离圈的路径。在经过某一弹簧行程 之后，还建议将至少一个阻挡装置布置成在压力弹簧经过一预定弹簧行程之 后，阻挡装置由隔离圈的滚动接触构件邻接。较佳地，由一布置在通孔之一中 的导向元件来保持每一压力弹簧。建议该导向元件包括一带有一头部的导向销，该头部设置有一头部面(head face)以及在其导向销端部处的一环形面， 该导向元件还包括可在导向销上进行调整的一导向套筒，在其导向销端部处包 括一第一端面以及一与导向销端部相背的第二端面，将压力弹簧布置在环形面 和第一端面之间的导向销上。头部面和第二端面用来支承导向元件，该导向元 件包括在相关通孔的纵向端部处的压力弹簧，在通过隔离圈的自由位移路径之 后，至少一个导向元件邻接至少一个阻挡装置。如果设置有两组压力弹簧，那么，压力弹簧较佳地被接纳在沿着纵向轴线 前后地布置的通孔内。根据一优选实施例，建议导向元件包括两个各具有一头部的导向销，各头 部包括有一头部面和在其导向销端部处的一环形面，使两个导向销各定位在压 力弹簧两端中的一端内，其中，头部面搁置以预张紧的卸载状态抵靠在孔的纵 向端部上。或者，建议导向元件包括两个导向销，每个销具有一头部面和一位 于纵向端部处的支承面，相关的压力弹簧被接纳在导向销之间。不需要以特殊的方式来导向诸导向元件和导向销，因为一方面它们被导向 在通孔内，另一方面，它们被导向在第一轴元件的外表面和第二轴元件的内表面之间。


本发明优选实施例用图显示在附图中，其中，图1是通过本发明的带有导向元件第一实施例的纵向位移单元的纵向截面图。图2是根据图1的线II-II的横截面图。图3示出图1的一细节X。 图4示出图1的一细节Y。图5是根据图2的截面线V-V的通过图1至3的纵向位移单元的另一纵向 截面图。图6示出根据图1至5的隔离圈的立体图，其具有相关的导向元件和压力 弹簧。图7示出用于压力弹簧的一导向元件的一实施例的另一可能情况，其用来 代替图1至6所示的单元。图8示出用于压力弹簧的导向元件的另一替代实施例，其呈详图形式。
具体实施方式
下面将图l至6结合起来进行描述。它们示出纵向位移单元，在该纵向位 移单元具有两个彼此插入的轴元件3、 11。纵向位移单元1的所有部件对中在纵向轴线2上。纵向位移单元1包括一第一轴元件3;与其相对的端部是第一 自由端5。第一轴元件3包括一外表面6，该外表面内加工出第一槽7，它们围绕纵向 轴线沿周向地分布，它们平行于纵向轴线延伸并由一圆拱界限界定。朝向第一附连端4，每一个槽7终止于槽的退刀部8，在退刀部处，第一槽 7的底部接近外表面6。朝向自由端5，示出一呈环形的第一阻挡装置9，其定位在一台阶面上，它 通过一固定环保持在所述台阶面上，所述固定环配合在第一轴元件3的凹部 上。形成第一阻挡装置9的环的直径应为这样外直径延伸入第一槽7的区域 内。朝向槽的退刀部8， 一圆周的凹部切入到第一轴元件3的外表面6内，该外表面6被第一槽7中断， 一呈第二阻挡装置19形式的固定环或诸如此类的 零件插入到该圆周形凹部内，该第二阻挡装置19又突出到槽7内(在第一轴 元件3的横截面图中)。在第一阻挡装置9和第二阻挡装置10之间存在一 自由距离A。第一轴元件3被接纳在第二轴元件11的通孔15内，所述第二轴元件构成 一第二附连端12，用来连接到一第二万向接头的部件，以便可从第二附连端 12中移去，还设置了一第二自由端13。在纵向位移单元的所示縮短的状态下， 即在两个轴元件3、 11以最大可能的程度互相插入的位置中，第二自由端13 接近第一附连端4，相应地，第一自由端5接近第二附连端12。通孔15形成一内表面14，该内表面中加工有多个第二槽16，它们被加工 成平行于纵向轴线2延伸而与对应的第一槽7相对地定位。一个第一槽7和一 个第二槽16形成一对。第二轴元件11与一第三阻挡装置相连，第三阻挡装置也构成一种固定环并 定位在一与第二槽16相交的凹部内。朝向第二自由端13，第三阻挡装置17 被布置在第二槽16的端部。朝向第二附连端，在第二槽16的端部布置有一周 向的凹部，其切入到第二槽内并形成构成一固定环的第四阻挡装置18。在第二轴元件11的内表面14和第一轴元件3的外表面6之间的径向空间 内布置了一隔离圈19，该隔离圈详细显示在图6中。朝向第一自由端5，以及 相应地朝向第二附连端12，隔离圈19包括一第一隔离圈端19a，以及在相对 端处包括一第二隔离圈端19b，其指向第一附连端14，并相应地朝向第二自由 端13。隔离圈19呈套筒形状，根据第一轴元件3内的成对的第一槽7和第二 轴元件11内的相对的第二槽16，隔离圈包括沿周向分布的多排窗口 20，这些 窗口还沿着纵向轴线2布置在彼此间隔开的一距离处并用来各接纳一滚珠，滚 珠呈滚动接触构件21的形式，借助于它们向内突出超过隔离圈内表面19c进 入到第一槽7内的部分，并借助于它们突出超过隔离圈外表面19c的部分，它 们与第二轴元件内的第二槽16配合。以滚珠形式提供的滚动接触构件21被隔 离圈19导向，并用来在第一轴元件3和第二轴元件11之间传递转矩。此外， 隔离圈19设置有一第一细长通孔23和一第二细长通孔26，它们沿周向地分 布，并沿着且平行于纵向轴线2前后地布置，它们互相间隔开一距离地布置。 第一通孔23朝着第一个隔离圈端部19a的方向，有第一纵向端部24终止，并 在远离该第一纵向端部处由第二纵向端部25终止。相应地，第二通孔26在靠近第二隔离圈端部19b处由第四纵向端部28终止，并在远离该第四纵向端部 处、即靠近第一通孔23处由第三纵向端部27终止。总的来说，在本实施例中， 布置了这样的四对第一通孔和第二通孔26。然而，也可设置更多或更少的成 对通孔，或甚至设置呈滚动接触构件形式的滚子。此外，也可仅提供一个连续 的通孔而不是两个通孔23、 24。每一通孔23、 24用来接纳一个单元，该单元 包括一个压力弹簧38。在通孔内有可能仅提供压力弹簧38，或将压力弹簧布 置在导向元件29内，以便改进纵向端部处的支承条件，因为由阻挡装置施加 载荷。在根据图1至6的实施例中，导向元件29包括设置有一头部31的一导 向销30。头部31包括远离导向销30的一头部面32，以及朝向导向销30的一 环形表面33。带有孔35的一导向套筒34在导向销30上被导向。，导向套筒 34包括朝向导向销30的一第一端面36，以及与其背向的第二端面37。在导 向销30上接纳有呈螺旋形压力弹簧形式的压力弹簧38，弹簧通过其一端支承 在环形面33上，并通过其另一端支承在导向套筒34的第一端面26上。导向 元件29和压力弹簧38的尺寸被设定成导向元件29借助于压力弹簧38预张 紧地被接纳在通孔23、 26之一内，以使头部面32相对于第一通孔23而被支 承在第一纵向端24上，并相对于第二孔26而被支承在第三纵向端27上。导 向套筒34相对于第一通孔23借助于其第二端面37支承在第二纵向端部25 上，并相对于第二孔23支承在第四纵向端部28上。对于围绕隔离圈19的周 向分布的所有其它孔，该设计手段是相同的。
在最远插入位置中，或换句话说，在第一轴元件3相对于第二轴元件11 的最短位置中，如图l所示，导向套筒34的第二端面37相对于与第二通孔相 连的导向元件29与第二阻挡装置10接触，该第二阻挡装置与第一轴元件3 相连。从图1和3中可见，压力弹簧38从纵向端部之间的预张紧位置开始被 进一步张紧，且第二端面37不再与第二通孔26的第三纵向端部27接触。此 外，因为第四阻挡装置18接触布置在第一通孔23内的导向元件29的导向套 筒34的第二端面37，所以，第二端面37与第一通孔23的第一纵向端24不 接触。在两个导向元件29中，头部31分别支承在第一通孔23的第二纵向端 25上和第二通孔26的第一纵向端27上。
当两个轴元件3、 ll被拉开时，导向元件29首先再次呈现这样一个位置 导向套筒34的第二端面37再次支承在两个通孔23、 26的对应纵向端部上。 从隔离圈19相对于轴元件沿着纵向轴线2的生成位置开始，可沿着纵向轴线相对于两个轴元件3、 11实现隔离圈19的自由调整，该调整是通过第一槽7 和第二槽16内的滚动接触构件21进行的，且直到到达最远的拉出位置为止， 在该位置处，与第一通孔23相连的导向元件29的第二端面37搁置抵靠在布 置在第一轴元件3的第一自由端5处的第一阻挡装置9上，并且，第二轴元件 11的第三阻挡装置17搁置抵靠在与第二通孔26相连的导向元件29的第二端 面37上。在实现第一轴元件3和第二轴元件11之间接触以及将第一轴元件从 第二轴元件中拉出之后，压力弹簧被压缩，S卩，在邻接过程中，由两个轴元件 3、 11相对于彼此实施的运动在达到该位置时受到阻尼作用。第三阻挡装置17 和第四阻挡装置18被布置成彼此离开一距离B，该距离B也大于一排滚珠的 两个外滚珠之间的长度L。这也解释了第一轴元件3相对于第二轴元件的调整 可沿着自由路径发生，而导向元件无须工作，由此，允许隔离圈19在滚动摩 擦作用下在两个轴元件3和11之间调整。只有当所述路径已经走完时，导向 元件29才与阻挡装置合作，使压力弹簧开始作用且隔离圈19的运动受到阻尼 作用。此外，如图5所示，也可这样限制弹簧的行程阻挡装置直接与靠近隔 离圈端部19a、 19b的滚动接触构件21合作。
然而，如果只有一个运动方向是重要的，那么也可能只将一个或两个阻挡 装置与两个轴元件或轴元件之一相连。
当导向元件29有利地定位在第一轴元件3和第二轴元件11之间时，也可 提供导向元件29的一个简化的实施例。这样的一个第一修改实施例显示在图 7中，根据该实施例，导向元件129被简化为两个导向销130、 130a，它们各 具有一头部131、 131a，头部各形成一头部面132、 132a，它们各用来支承在 通孔的纵向端上，其目的在于分别支承压力弹簧138，形成面向所述压力弹簧 138的环形面133、 133a。导向销130、 130a各自与由呈螺旋弹簧形式的压力 弹簧138所形成的孔配合。
如图8所示的另一简化实施例仅设有为导向销230、 230a形式的导向元件 229，导向销实际上代替了根据图7的实施例中的头部，并分别构成用来支承 在压力弹簧端部上以及支承在两个通孔23、 36的纵向端上的面39、 39a。标号一览表1 纵向位移单元2 纵向轴线3 第一轴元件4 第一附连端5 第一自由端6 外表面7 第一槽8 第一槽退刀部9 第一阻挡装置10 第二阻挡装置11 第二轴元件12 第二附连端13 第二自由端14 内表面15 通孔16 第二槽17 第三阻挡装置18 第四阻挡装置19 隔离圈19a 第一隔离圈端 19b 第二隔离圈端 19c 外隔离圈面 19d 内隔离圈面20 窗口21 滚动接触构件22 —排滚动接触构件23 第一通孔24 第一纵向端部25 第二纵向端部26 第二通孔27 第三纵向端部
28 第四纵向端部
29、 129、 229 导向元件
30、 130、 130a、 230、 230a
31、 131、 231 头部
32、 132、 132a、 232、 232a
33、 133、 133a 环形面
34 导向套筒
35 孔
36 第一端面
37 第二端面
38、 138、 238 压力弹簧
39、 39a 支承面
A 距离
B 距离
L 长度
权利要求
1.一种用于驱动轴的纵向位移单元(1)，该单元包括-一纵向轴线(2)；-一第一轴元件(3)，所述第一轴元件具有一外表面(6)；多个第一槽(7)，它们平行于纵向轴线(2)延伸并沿周向地分布在外表面(6)内；-一第二轴元件(11)，所述第二轴元件具有一通孔(15)，该通孔沿着纵向轴线(2)延伸，并接纳第一轴元件(3)；多个第二槽(16)，它们与第一槽(7)相对地布置在通孔(15)内，所述第二槽(16)平行于纵向轴线(2)延伸并沿周向地分布；-一套筒形隔离圈(19)，所述隔离圈为布置在第一轴元件(3)和第二轴元件(11)之间的通孔(15)内，并导向滚动接触构件(21)，该滚动接触构件与互相相对地布置的第一槽(7)和第二槽(16)配合，设置有多个通孔(23、26)，它们沿周向地分布并平行于纵向轴线(2)延伸，还包括纵向端部(24、25；27、28)；包括压力弹簧(38)，它们被保持预张紧在通孔(23、26)内的纵向端部(24、25；27、28)之间；-至少一个阻挡装置(9、10、17、18)，所述阻挡装置为与轴元件(3、11)之一相连，当压力弹簧(38)通过隔离圈(19)在两个轴元件(3、11)之间的一自由位移路径之后，该压力弹簧(38)邻接抵靠在该阻挡装置上，该位移路径未受到压力弹簧(38)加载。
2. 如权利要求1所述的纵向位移单元，其特征在于，轴元件(3、 11)之 一与沿着纵向轴线(2)布置成彼此离开一距离(A、 B)的两个阻挡装置(9、 10、 17、 18)相连。
3. 如权利要求1所述的纵向位移单元，其特征在于，两个轴元件(3、 11) 各与一阻挡装置(9、 10、 17、 18)相连。
4. 如权利要求1所述的纵向位移单元，其特征在于，两个轴元件(3、 11)各与沿着纵向轴线(2)布置成彼此离开一距离(A、 B)的两个阻挡装置(9、 10、 17、 18)相连。
5. 如权利要求2至4中任何一项所述的纵向位移单元，其特征在于，设置 有两组压力弹簧(38)，其中，该两组压力弹簧(38)与不同的阻挡装置(9、 10、 17、 18)合作。
6. 如权利要求1至4中任何一项所述的纵向位移单元，其特征在于，阻挡 装置(9、 10、 17、 18)的尺寸被设定为它被靠近隔离圈(19)的端部(19a、 19b)的滚动接触构件(21)邻接。
7. 如权利要求6所述的纵向位移单元，其特征在于，与轴元件(3、 11) 相连的阻挡装置(9、 10、 17、 18)之间的距离大于一排(22)滚动接触构件(21)的长度(L)，这些滚动接触构件沿纵向轴线(2)与一对第一槽(7) 和第二槽(16)相连。
8. 如权利要求l所述的纵向位移单元，其特征在于，至少一个阻挡装置(9、 10、 17、 18)布置成使隔离圈(19)的滚动接触构件(21)在压力弹簧(38) 经过一预定弹簧行程之后搁置抵靠在阻挡装置(9、 10、 17、 18)上。
9. 如权利要求l所述的纵向位移单元，其特征在于，每一压力弹簧(38) 被一导向元件(29)保持，该导向元件布置在通孔(23、 26)之一内。
10. 如权利要求9所述的纵向位移单元，其特征在于，导向元件(29)包括 带有一头部(31)的一导向销(30)，该头部设置有一头部面(32)并在其导 向销端部处带有一环形面(33)，导向元件(29)还包括可在导向销(30)上 进行调整的一导向套筒(34)，该导向套筒(34)在其导向销端部处包括一第 一端面(36)，并在与所述导向销端部相对的一端处包括一第二端面(37)， 其中，压力弹簧(38)在环形面(33)和第一端面(36)之间设置在导向销(30) 上。
11. 如权利要求IO所述的纵向位移单元，其特征在于，头部面(32)和第 二端面(37)用来支承导向元件(29)，该导向元件包括在相关通孔(23、 26) 的纵向端部(24、 25; 27、 28)上的压力弹簧(38)。
12. 如权利要求5所述的纵向位移单元，其特征在于，压力弹簧(38)被接 纳在沿着纵向轴线(2)前后地布置的通孔(23、 26)内。
13. 如权利要求9所述的纵向位移单元，其特征在于，导向元件(129)包 括两个导向销(130、 130a)，每个导向销各具有设置有一头部面(132、 132a)的一头部(131)，以及在其导向销端部处的一环形面(133、 133a)，其中， 两个导向销(130、 130a)定位在压力弹簧(38)的两端之一内，并且，头部 面(132、 132a)以卸载状态搁置抵靠在通孔(23、 26)的纵向端部(24、 25、 26、 27)上。
14. 如权利要求9所述的纵向位移单元，其特征在于，导向元件(229)包 括两个导向销(230、 230a)，每个导向销各具有一头部面(232、 232a)和在 纵向端部处的一支承面(39、 39a)，其中，相关的压力弹簧(38)被接纳在 导向销(230、 230a)之间。
15. 如权利要求9所述的纵向位移单元，其特征在于，至少一个阻挡装置(9、 10、 17、 18)布置成这样阻挡装置被至少一个导向元件(29、 129)邻接。'
全文摘要
一种用于驱动轴的纵向位移单元，包括一纵向轴线；一第一轴元件，其具有一外表面；多个第一槽，它们平行于纵向轴线延伸并沿周向地分布在外表面内；一第二轴元件，其具有一通孔，该通孔沿着纵向轴线延伸，并接纳第一轴元件；多个第二槽，它们与第一槽相对地布置在通孔内，该第二槽平行于纵向轴线延伸并沿周向地分布；一套筒形隔离圈，它为布置在第一轴元件和第二轴元件之间的通孔内，并导向滚动接触构件，该滚动接触构件与互相相对地布置的第一槽和第二槽配合，设置有多个通孔，它们沿周向地分布并平行于纵向轴线延伸，还包括纵向端部；包括压力弹簧，它们预张紧地被保持在通孔内的纵向端部之间；至少一个阻挡装置，它为与轴元件之一相连，当压力弹簧通过隔离圈在两个轴元件之间的一自由位移路径之后，该压力弹簧邻接抵靠在该阻挡装置上，该位移路径未受到压力弹簧加载。
文档编号F16C3/02GK101240814SQ200810005859
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月4日 优先权日2007年2月9日
发明者N·M·厄尔曼尼 申请人:斯拜塞万向轴有限公司