用于两个滑动轴的带有铰链连接的球联接装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种转向柱，包括：内轴；外轴；球状物列；内轴和外轴的其中一个的轴向槽具有两个凹入支撑表面；刚性滚动轨道件，包括设置在中间平面的每一侧上的带有凸出枢转表面的凸出枢转部分和带有支承表面的支承部分，凸出枢转表面与凹入支撑表面相接触，支承表面抵靠支承球状物中的每一个；弹性元件，位于内轴和外轴的其中一个的轴线槽中并抵靠球状物推压两个滚动轨道件，以便在静止状态时没有转矩传输，在运行状态时存在转矩传输，每个球状物同时接触两个滚动轨道件以及内轴和外轴的其中一个的轴线槽；并且两个滚动轨道中的每一个的凸出枢转表面的半径大于其所接触的凹入支撑表面的半径，以便限定确定平行于公共轴线的枢转轴线的两个接触区域。
【专利说明】 用于两个滑动轴的带有铰链连接的球联接装置
[0001]本专利发明申请是国际申请号为PCT/FR2008/000874，国际申请日为2008年6月20日，进入中国国家阶段的申请号为200880129849.1，名称为“用于两个滑动轴的带有铰链连接的球联接装置”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种用于可旋转地联接沿其公共轴线滑动的两个滑动轴的装置。通过将本发明的联接装置应用到连接于转向传动箱的中间柱部分或连接于方向盘的上部柱部分，本发明的联接装置特别适用于机动车转向柱。
【背景技术】
[0003]尤其是在中间轴线的情况下，后者在每一端都具有万向接头(Cardan joint):其中一个万向接头连接于转向传动箱的运动输入端，而另一个万向接头则连接于上部柱部分。为了正确地驾驶目前的机动车，需要使中间轴线的长度能够改变并适应于车辆前齿轮因路面地形和表面条件所出现的振荡。而且，为了使齿条齿轮的组装更容易以及为了吸收车辆正面冲击时的运动，也需要该特性。
[0004]因此，该中间轴首先应具有可变的长度，也就是说应具有使两个轴相对于彼此沿作为中间部分轴线的柱轴线滑动的功能。此外，还须要具有两轴之间旋转运动和控制转向所需的转矩的传动功能。
[0005]存在大量滑动轴联接装置，它们能够将通过设置在两轴中每一个上的花键在两轴间的转矩传递与共轭齿廓相结合。然而，这类装置在与车辆使用寿命相等的耐久循环之后会形成间隙，这也是当前汽车所需要的。为了延迟这种间隙的出现，需要在制造时相对严格地调整两轴的滑动，在线组装时这需要相当高的轴向应力，因而安装时需要更长的组装时间，并且更费力。
[0006]为了使工作时的轴向运动能被恰当地吸收，这种调整应该是准确的。除了转矩传递，轴向应力也随传递转矩而变，与传递转矩和摩擦系数有关的滑动应力增加，则会出现突然的轴向释放，从而导致摇晃，该摇晃妨碍了在要保持的缩小间隙的情况下进行可靠的滑动调整；并对可靠的驾驶感不利。
[0007]还有在作为阳金属轴和阴金属管一部分的花键部分上使用注塑的联接装置。这种解决方案引发了高转矩下吸收轴向运动的问题；滑动应力与两个部分之间的摩擦力成比例地增加。此外，注塑磨损留出了间隙。作为持久性解决方案，滚动元件和应变弹簧可引入轴和管之间。平稳滑动的这个令人满意的解决方案引起了角刚度问题，因为它与弹簧的硬度和预加载成正比。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种可避免上述缺陷的、用于滑动轴的联接装置，也就是一种需要与传递转矩无关的轴向应力的装置。因此，在传递转矩增加、同时传动装置具有坚固角刚度时，该轴向应力增加应该非常小。而且，在耐久性循环之后应当不会有任何间隙并且两轴的联接装置应当能够容易地安装在机动车上的可能已经过分拥挤的空间中并且在组装时具有减少的轴向应力。
[0009]更精确地，本发明的目的在于:
[0010]-为了提高产品的使用寿命并保持最初特性，减少由于传递转矩造成的接触压力；
[0011]-更容易地进行组装并吸收不同组件的尺寸和几何形状公差；
[0012]-不过多偏压弹性元件；和
[0013]-使滑动应力变量最小化并改善以 申请人:NACAM名义申请的在先申请的特性。
[0014]本发明涉及一种用于两个轴的联接装置，两个轴是沿其公共轴线的方向滑入彼此的一内轴和一外轴。所述用于两个轴的联接装置包括设置在内轴和外轴之间的球状物。
[0015]在该联接装置中，所述球状物的每一个一方面布置在内轴的凹入部分内，另一方面布置在外轴的凹入部分内。
[0016]所述球状物中的每一个都沿布置在中间平面两侧上的两个滚动轨道移动，该中间平面经过公共轴线和所述球状物的中心。两个滚动轨道中的每一个都与平行于公共轴线的两轴之一的凹入部分相配合。两个滚动轨道中的每一个都由支承在所述凹入部分中的弹性元件推压，所述球状物中的每一个都直接靠着另一个轴的凹入部分移动。
[0017]两个滚动轨道中的每一个都具有一支承部分和一枢转部分，所述支承部分带有每个所述球状物的支承侧，枢转部分带有圆形枢转侧，该圆形枢转侧靠着轴的相应凹入部分的圆形支撑侧设置。根据本发明的基本特性，轴的支撑侧的半径与滚动轨道枢转侧的半径不同，以便具有两个限定了平行于公共轴线的枢转连接轴线位置的接触区域。
[0018]进行安装，使得在静止状态，这时没有转矩传输，以及在运行状态，这时存在转矩传输，所述球状物中的每一个在中间平面两侧上都一直通过一支承区域与布置在两轴之一上的相应滚动轨道保持接触，以及通过一支承区域与另一轴的凹入部分保持接触。
[0019]根据本发明的某些实施例，轴的凹入支撑侧的半径小于滚动轨道的凸形枢转侧的半径；在其它实施例中，轴的凹入支撑侧的半径是凸出的，并且大于滚动轨道的凹入枢转侧的半径。在所有实施例中，对于两个滚动轨道中的每一个来说，轴的支撑侧和滚动轨道枢转侧的半径都是恒定或累进的。进一步地，支承部分具有球状物的支承侧，其可以是平面的、凸出的、凹入的或者具有双凹度的。
[0020]为了增加本发明的联接装置的运行安全性，具有少许间隙的共轭形状的阳槽和阴槽布置在内轴和外轴上，使得在球状物缺失的情况下，仍旧能在内轴和外轴之间传递转矩。
[0021]可以设计联接装置的几个结构。在一个结构中，弹性元件设在内轴中。在另一个结构中，弹性元件设在外轴中。
[0022]在另一个结构中，一些弹性元件设在内轴中而另外一些设在外轴中。
[0023]在本发明的特定布置中，该联接装置具有成几个轴向列设置的球状物。
[0024]对每一列球状物来说，在外轴中设置一具有轴向槽形状的凹入部分，该部分的横截面包括两个与球状物接触、相对于彼此倾斜的凹侧。
[0025]对每一列球状物来说，在内轴中设置一具有轴向槽形状的凹入部分，该部分的横截面包括一底部和两个侧翼，该底部大体上垂直于经过公共轴线和所述列中的球状物中心的轴线的中间平面。
[0026]对每一列球状物来说，两个滚动轨道布置在中间平面的两侧并与内轴的具有轴向槽形状的凹入部分相配合。每个滚动轨道都具有轴向杆形状，其横截面具有一支承部分和一枢转部分。
[0027]该支承部分具有一用来与球状物接触的支承侧。该枢转部分具有一带有凸出枢转侧的圆形形状，该凸出枢转侧与连接底部和轴向槽的相应侧翼的凹入圆形支撑侧相配合，以便具有两个确定平行于公共轴线的枢转连接轴线的位置的接触区域。两个滚动轨道中的每一个都由支承在轴向槽底部的弹簧推压。
[0028]在本发明的另一个特定布置中，该联接装置具有成几个轴向列布置的球状物。
[0029]对每一列球状物来说，在内轴中设置一具有轴向槽形状的凹入部分，该部分的横截面包括两个与球状物接触、相对于彼此倾斜的凹侧。
[0030]对每一列球状物来说，在外轴中设置一具有轴向槽形状的凹入部分，该部分的横截面包括一底部和两个侧翼，该底部大体上垂直于经过公共轴线和所述列中的球状物中心的轴线的中间平面。
[0031]对每一列球状物来说，两个滚动轨道布置在中间平面的两侧并与外轴的具有轴向槽形状的凹入部分相配合。每个滚动轨道都具有轴向杆形状，其横截面具有一支承部分和一枢转部分。
[0032]该支承部分具有一用来与球状物接触的支承侧。该枢转部分具有一带有凸出枢转侧的圆形形状，该凸出枢转侧与连接底部和轴向槽的相应侧翼的凹入圆形支撑侧相配合，以便具有两个确定平行于公共轴线的枢转连接轴线的位置的接触区域。两个滚动轨道中的每一个都由支承在轴向槽底部的弹簧推压。
[0033]在本发明的另一个特定布置中，该联接装置具有成几个轴向列布置的球状物。
[0034]对每一列球状物来说，在外轴中设置一具有轴向槽形状的凹入部分，该部分的横截面包括两个与球状物接触、相对于彼此倾斜的凹侧。
[0035]对每一列球状物来说，在内轴中设置一具有轴向槽形状的凹入部分，该部分的横截面包括一底部和两个侧翼，该底部大体上垂直于经过公共轴线和所述列中的球状物中心的轴线的中间平面。
[0036]对每一列球状物来说，两个滚动轨道设置在中间平面的两侧并与内轴的具有轴向槽形状的凹入部分相配合。每个滚动轨道都具有轴向杆形状，其横截面具有一支承部分和一枢转部分。
[0037]该支承部分具有一用来与球状物接触的支承侧。该枢转部分具有一带有凹入枢转侧的圆形形状，该凹入枢转侧与连接底部和轴向槽的相应侧翼的凸出圆形支撑侧相配合，以便具有两个确定平行于公共轴线的枢转连接轴线的位置的接触区域。两个滚动轨道中的每一个都由支承在轴向槽底部的弹簧推压。
[0038]在本发明的另一个特定布置中，该联接装置具有成几个轴向列布置的球状物。
[0039]对每一列球状物来说，在内轴中设置一具有轴向槽形状的凹入部分，该部分的横截面包括两个与球状物接触、相对于彼此倾斜的凹侧。
[0040]对每一列球状物来说，在外轴中设置一具有轴向槽形状的凹入部分，该部分的横截面包括一底部和两个侧翼，该底部大体上垂直于经过公共轴线和所述列中的球状物中心的轴线的中间平面。
[0041]对每一列球状物来说，两个滚动轨道布置在中间平面的两侧并与外轴的具有轴向槽形状的凹入部分相配合。每个滚动轨道都具有轴向杆形状，其横截面具有一支承部分和一枢转部分。
[0042]该支承部分具有一用来与球状物接触的支承侧。该枢转部分具有一带有凹入枢转侧的圆形形状，该凹入枢转侧与连接底部和轴向槽的相应侧翼的凸出圆形支撑侧相配合，以便具有两个确定平行于公共轴线的枢转连接轴线的位置的接触区域。
[0043]两个滚动轨道中的每一个都由支承在轴向槽底部的弹簧推压。
[0044]根据本发明的不同实施例，两个滚动轨道中的每一个都由支承在该轴向槽底部上的弹性元件推压。
[0045]该弹簧是由具有弹性元件的主体制成的；所述主体在每一侧都包括轴向边缘，在每一轴向端都包括一锁环(staple);所述主体安装在轴的相应凹入部分的底部并且具有与所述底部共轭的形状，即隆起或凸出，所述主体在每一横向端具有一容纳所述弹簧的相应轴向边缘的凹入形状，其两个锁环固定在相应轴上。该弹性元件是通过切割主体直接布置的横向突出部，所述突出部可替换地固定在一个轴向边缘上，然后固定在另一边缘上。
[0046]在该联接装置的特别平衡的组件中，该球状物成三个轴向列布置。这些轴向列相互成120°横向定位。内轴设置有三个轴向槽，这些轴向槽相互成120°横向定位。外轴设置有三个轴向槽，这些轴向槽相互成120°横向定位。
[0047]在该联接装置的另一个特别平衡的组件中，该球状物成两个直径方向上相对的轴向列布置。内轴设置有两个直径方向上相对的轴向槽。外轴设置有两个直径方向上相对的轴向槽。
[0048]在一根据本发明的联接装置的完整结构中，内轴设置有三个轴向槽，这些轴向槽相互成120°横向定位。在每个轴向槽中，安装有一弹性元件和两个具有轴向杆形状的滚动轨道。
[0049]该球状物成三个轴向列布置，这些轴向列相互成120°横向定位。
[0050]带有滚动轨道和弹性轴向边缘的整个球套在每个轴向端由一突肩和一挡圈封闭。该挡圈与内轴的每个轴向槽啮合。
[0051]外轴设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽，这些轴向槽在成列的球状物上滑动。这些轴向槽具有希望的长度用来实现外轴和内轴所需的轴向滑动。
[0052]根据本发明的联接装置能够很好地适用于机动车转向柱的中间部分或机动车转向柱的上部。
[0053]因此，根据本发明、沿其公共轴线的两轴联接装置具有对于内、外两轴中的每一个和每列球状物，总是具有两个支承区域的优点，，它们总是保持接触，即使在不存在转矩传递时。
[0054]而且，在线组装时所必需的轴向应力减少。本发明的联接装置的精确调整能够在驾驶车辆时避免轴向摇晃，并且通过避免出现联接间隙来保证可靠的耐久性。此外，在传递转矩时，由于滚动和滑动接触，轴向应力大大减少。最后，联接装置可容易地安装在机动车辆转向柱上已经过分拥挤的空间中。【专利附图】
【附图说明】
[0055]参考相应的附图，利用作为非限制性的实施例的本发明几个优选实施例的下列描述，本发明的其他特征和优点将显而易见，其中:
[0056]-图1是机动车转向系统的示意性透视图，其中本发明的联接装置应用于中间柱部分；
[0057]-图2是图1所示机动车转向系统的中间部分的轴向视图，其中本发明的一个实施例是以部分轴向剖视图进行描述的；
[0058]-图3是图2所示的整个联接装置的分解透视图；
[0059]-图4是沿图2中的线IV-1V剖切的横截面视图；
[0060]-图5是本发明的另一个实施例的、沿图4中平面剖切的横截面视图；
[0061]-图6是本发明的另一个实施例的、沿图4中平面剖切的横截面视图；
[0062]-图7是带有滚动轨道的、图4的放大局部视图；
[0063]-图8是滚动轨道的另一个实施例的、与图7类似的视图；
[0064]-图9是图4中一列球状物安装的放大局部视图；
[0065]-图10是根据本发明的另一个滚动轨道的、与图9类似的视图；
[0066]-图11是根据本发明的另一个滚动轨道的、与图9类似的视图；
[0067]-图12是根据本发明的另一个滚动轨道的、与图9类似的视图；
[0068]-图13是带有处于自由位置的弹性元件的、与图9至12类似的视图；
[0069]-图14是带有处于压缩位置的弹性元件的、与图13类似的视图；
[0070]-图15是内轴和对应于图14的弹簧的透视图；
[0071]-图16是本发明的另一个实施例中沿图4中平面的、一列球状物安装的放大局部视图；和
[0072]-图17是本发明的另一个实施例的与图16类似的视图。
【具体实施方式】
[0073]本发明涉及一种用于沿其公共轴线滑入彼此的两个轴的旋转联接装置。
[0074]该联接装置尤其能够很好地应用到如图1中示意性描绘的那种机动车转向系统中。
[0075]所述的转向系统包括转向柱，其带有也被称之为柱顶的上部柱部分6和也被称之为中间轴线的中间柱部分7。
[0076]上部柱部分6通过其上端连接于方向盘5，并通过其下端连接于中间柱部分7。
[0077]中间柱部分7通过其上端连接于上部柱部分6，并通过其下端连接于转向杆9的转向传动箱8。
[0078]中间柱部分7在其每一端通过标识为10的万向接头连接上部柱部分6，以及通过也标识为10的万向接头连接转向传动箱8。
[0079]在接下来的部分中，描述涉及一种布置在中间柱部分7中的联接装置。本发明的联接装置也可以布置在上部柱部分6中。
[0080]内轴I和外轴2沿其公共轴线4的方向滑入彼此，公共轴线4描绘在图2和3中。两轴的联接装置包括接下来描述的不同实施例中的球状物3。球状物3布置在内轴I和外轴2之间。在本发明的联接装置中，每个所述球状物3 —方面布置在内轴I的凹入部分内，另一方面布置在外轴2的凹入部分内。
[0081]所述球状物3中的每一个都沿两个滚动轨道移动，这些滚动轨道与两轴之一的凹入部分相配合并绕连接轴线枢转。每个滚动轨道和相应的连接轴线平行于公共轴线4。两个滚动轨道中的每一个都由被布置且支承在所述凹入部分中的弹性元件推压。所述球状物3中的每一个都直接靠着另一个轴的凹入部分移动。
[0082]根据本发明的联接装置布置成:使得在静止状态，这时没有转矩传输，以及在运动状态，这时存在转矩传输，球状物3总是保持接触。在经过球状物3的中心和公共轴线4的中间平面的两侧，每一个球状物3总是通过支承区域与布置在两轴之一上的相应滚动轨道保持接触，并通过支承区域与另一轴的凹入部分保持接触。
[0083]整个中间柱部分7的轴向视图描述在图2中。内轴I和外轴2沿其公共轴线4与球状物3 —起滑动。中间柱部分7通过万向接头10连接于转向传动箱8，并且通过万向接头10连接于上部柱部分6。
[0084]在图3的分解视图和图4的横截面视图中表示的联接装置包括成三个轴向列20布置的球状物3。这些轴向列20相互成120°横向定位。内轴I设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽131。外轴2设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽132。
[0085]对每一列20的球状物3来说，在外轴2中设置具有轴向槽132形状的凹入部分，该部分的横截面包括两个与球状物3接触、相对于彼此倾斜的凹侧133、134。
[0086]对每一列20的球状物3来说，在内轴I中设置具有轴向槽131形状的凹入部分，该部分的横截面包括一底部135和两个侧翼136、137。该底部135大体上垂直于经过公共轴线4和所述列20中的球状物3中心的轴线的中间平面30。
[0087]对每一列20的球状物3来说，两个滚动轨道140布置在中间平面30的两侧。滚动轨道140与内轴I的具有轴向槽131形状的凹入部分相配合。
[0088]每个滚动轨道140都具有轴向杆形状，其横截面具有支承部分141和枢转部分142。
[0089]该支承部分141具有用来与球状物3接触的支承侧143。具有圆形形状的枢转部分142具有凸出枢转侧144，该凸出枢转侧144与轴向槽131的凹入圆形支撑侧138或139相配合。凹入圆形支撑侧138连接底部135和其中一个滚动轨道140的侧翼136，而凹入圆形支撑侧139连接底部135和另一个滚动轨道140的侧翼137。
[0090]根据图7和8中详细图示的本发明的基本特征，凹入圆形支撑侧138的半径和凹入圆形支撑侧139的半径小于相应的滚动轨道140的凸出枢转侧144的半径。这些特征使得在轴I和相应滚动轨道140之间具有两个接触区域，这些区域的动作决定了作为平行于公共轴线4的枢转连接轴线145的轴线位置。
[0091]两个滚动轨道140中的每一个都由支承在轴向槽131的底部135上的弹性元件210推压。
[0092]以图5的横截面所示的联接装置包括成三个轴向列20布置的球状物3。
[0093]这些轴向列20相互成120°横向定位。内轴I设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽151。外轴2设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽152。
[0094]对每一列20的球状物3来说，在内轴I中设置具有轴向槽151形状的凹入部分，该部分的横截面包括两个与球状物3接触、相对于彼此倾斜的凹侧153、154。
[0095]对每一列20的球状物3来说，在外轴2中设置具有轴向槽152形状的凹入部分，该部分的横截面包括底部155和两个侧翼156、157。该底部155大体上垂直于经过公共轴线4和所述列20中的球状物3中心的轴线的中间平面30。
[0096]对每一列20的球状物3来说，两个滚动轨道160布置在中间平面30的两侧。该滚动轨道160与外轴2的具有轴向槽152形状的凹入部分相配合。每个滚动轨道160具有轴向杆形状，其横截面具有支承部分161和枢转部分162。
[0097]该支承部分161具有用来与球状物3接触的支承侧163。具有圆形形状的枢转部分162具有凸出枢转侧164，该凸出枢转侧与轴向槽151的凹入圆形支撑侧158、159相配合。凹入圆形支撑侧158连接底部155和其中一个滚动轨道160的侧翼156，而凹入圆形支撑侧159连接底部155和另一个滚动轨道160的侧翼157。
[0098]根据图7和8中详细图示的本发明的基本特征，凹入圆形支撑侧158的半径和凹入圆形支撑侧159的半径小于相应的滚动轨道160的凸出枢转侧164的半径。这些特征使得在轴2和相应滚动轨道160之间具有两个接触区域，这些区域的动作决定了作为平行于公共轴线4的枢转连接轴线165的轴线位置。
[0099]两个滚动轨道160中的每一个都由支承在轴向槽152的底部155上的弹性元件210推压。
[0100]以图16的横截面所示的联接装置包括成三个轴向列20布置的球状物3。
[0101]这些轴向列20相互成120°横向定位。内轴I设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽171。外轴2设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽172。
[0102]对每一列20的球状物3来说，在外轴2中设置具有轴向槽172形状的凹入部分，该部分的横截面包括两个与球状物3接触、相对于彼此倾斜的凹侧173、174。
[0103]对每一列20的球状物3来说，在内轴I中设置具有轴向槽171形状的凹入部分，该部分的横截面包括一底部175和两个侧翼176、177。该底部175大体上垂直于经过公共轴线4和所述列20中的球状物3中心的轴线的中间平面30。
[0104]对每一列20的球状物3来说，两个滚动轨道180设置在中间平面30的两侧。该滚动轨道180与内轴I的具有轴向槽171形状的凹入部分相配合。每个滚动轨道180具有轴向杆形状，其横截面具有支承部分181和枢转部分182。
[0105]该支承部分181具有用来与球状物3接触的支承侧183。具有圆形形状的枢转部分182具有凹入枢转侧184，该凹入枢转侧与轴向槽171的凸出圆形支撑侧178或179相配合。凸出圆形支撑侧178连接底部175和其中一个滚动轨道180的侧翼176，而凸出圆形支撑侧179连接底部175和另一个滚动轨道180的侧翼177。
[0106]根据本发明的基本特征，凸出圆形支撑侧178的半径和凸出圆形支撑侧179的半径大于相应滚动轨道180的凹入枢转侧184的半径。这些特征使得在轴I和相应滚动轨道180之间具有两个接触区域，这些区域的动作决定了作为平行于公共轴线4的枢转连接轴线185的轴线位置。
[0107]两个滚动轨道180中的每一个都由支承在轴向槽171的底部175上的弹性元件210推压。
[0108]以图17的横截面所示的联接装置包括成几个轴向列20布置的球状物3。[0109]这些轴向列20相互成120°横向定位。内轴I设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽191。外轴2设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽192。
[0110]对每一列20的球状物3来说，在内轴I中设置具有轴向槽191形状的凹入部分，该部分的横截面包括两个与球状物3接触、相对于彼此倾斜的凹侧193、194。
[0111]对每一列20的球状物3来说，在外轴2中设置具有轴向槽192形状的凹入部分，该部分的横截面包括一底部195和两个侧翼196、197。该底部195大体上垂直于经过公共轴线4和所述列20中的球状物3中心的轴线的中间平面30。
[0112]对每一列20的球状物3来说，两个滚动轨道200设置在中间平面30的两侧。该滚动轨道200与外轴2的具有轴向槽192形状的凹入部分相配合。每个滚动轨道200具有轴向杆形状，其横截面具有支承部分201和枢转部分202。
[0113]该支承部分201具有用来与球状物3接触的支承侧203。具有圆形形状的枢转部分202具有凹入枢转侧204，该凹入枢转侧与轴向槽191的凸出圆形支撑侧198或199相配合。凸出圆形支撑侧198连接底部195和其中一个滚动轨道200的侧翼196，而凸出圆形侧199连接底部195和另一个滚动轨道200的侧翼197。
[0114]根据本发明的基本特征，凸出圆形支撑侧198的半径和凸出圆形支撑侧199的半径大于相应滚动轨道200的凹入枢转侧204的半径。这个特征使得在轴2和相应滚动轨道200之间具有两个接触区域，这些区域的动作决定了作为平行于公共轴线4的枢转连接轴线205的轴线位置。
[0115]两个滚动轨道200中的每一个都由支承在轴向槽192的底部195上的弹性元件210推压。
[0116]无论图2至17中所述的实施例怎样，两个滚动轨道140、160、180、200中的每一个都由为金属弹簧210的弹性元件推压。弹簧210由设置有弹性元件216的轴向主体211制成。主体211在任一横向侧上包括轴向边缘212和213，如图13、14和15详细所示。该主体211还在每一个轴向端包括锁环(staple) 214和215。该弹性元件是通过切割主体211直接布置的横向突出部216。所述横向突出部216可替换地固定在其中一个轴向边缘212上，然后固定在另一轴向边缘213上。主体211安装在相关轴的相应凹入部分的底部135、155、175、195中，并具有与所述底部共轭的形状，即隆起，换句话说是凸出。所述底部在每个横向端包括容纳所述弹簧210的相应轴向边缘212、213的凹入形状，其两个锁环214、215固定在相应轴上。
[0117]在图中所示的实施例中，轴I或2的支撑侧半径和相关滚动轨道的枢转侧半径具有恒定的值。在图8所示的其他实施例中，枢转侧的半径是累进的。在本发明的其他未示出的实施例中，轴I或2的支撑侧半径是累进的。最后，在本发明的其他未示出的实施例中，枢转侧半径和支撑侧半径都是累进的。正如图6、7、8和9中特别图示的，两个滚动轨道140、160,180,200中的每一个都具有支承部分141、161、181、201，该支承部分具有平的球状物3支承侧143、163、183、203。如图10所示，球状物的支承侧是凸出的，而根据图11，支承侧是凹入的，根据图12，球状物的支承侧具有双凹度。
[0118]如图3至5所示，该球状物3布置成三个轴向列20，这些轴向列20相互成120°横向定位。内轴I设置有三个轴向槽131、151、171、191，这些轴向槽131、151、171、191相互成120°横向定位。外轴2设置有三个轴向槽132、152、172、192，这些轴向槽132、152、172、192相互成120°横向定位。
[0119]在图6的情况中，球状物3可成两个直径方向相对的轴向列20布置。内轴I设置有两个直径方向上相对的轴向槽131、151、171、191 ;而外轴2设置有两个直径方向相对的轴向槽 132、152、172、192。
[0120]正如图9中特别图示的，具有带有一定间隙的共轭形状的阳槽23和阴槽24设置在内轴I的滑动侧21和外轴2的滑动侧22上；阳槽具有顶点25和两个侧翼27，阴槽24具有底部26和两个侧翼28。因此，在球状物3缺失的情况下，转矩仍旧可以在内轴I和外轴2之间传递。
[0121]在图4、6和16的特别情况下，弹性元件或弹簧210可布置在内轴I内并推动与该内轴相配合的两个滚动轨道140、180。
[0122]特别对于图5和17，弹性元件或弹簧210可布置在外轴2内并推动与该外轴相配合的两个滚动轨道160、200。
[0123]仍在本发明的范围之内，一些弹性元件或弹簧210也可以布置在内轴I内，其他的则可以布置在外轴2内，所述弹性元件推压与相关轴配合的两个相应滚动轨道。
[0124]在图3、4和16的实施例中，内轴I设置有三个轴向槽131、171。轴向槽131、171相互成120°横向定位。在每个轴向槽131、171中，安装一轴向弹性元件或弹簧210和两个具有轴向杆形状的滚动轨道140、180。
[0125]该球状物3成三个轴向列20设置，这些轴向列20相互成120°横向定位。
[0126]球状物3与滚动轨道140、180和弹性元件或弹簧210的整个组件在每个轴向端由突肩15和挡圈12封闭。该挡圈12啮合在内轴I的每个轴向槽131、171中。
[0127]外轴2设置有三个相互成120°横向定位的轴向槽132、172，这些轴向槽在球状物3的列20上滑动。轴向槽132、172应该具有所希望的长度以便实现外轴2和内轴I所需的轴向滑动。
[0128]此后记为本发明的基本特征。
[0129]该球状物一方面与一个轴保持接触，另一方面与两个滚动轨道保持接触。滚动轨道与另一轴接触并在该轴内枢转。滚动轨道与用来在一个位置保持滚动轨道和球状物之间的接触的弹性元件相接触。
[0130]在组装该系统时，该弹性元件能够实现待补偿的不同部件的尺寸变化。可被称为通过弹性元件变形的容差吸收。
[0131]在施加转矩时，载荷通过球状物和滚动轨道从轴上的管开始进行传递。加载线通过该球状物的中心和滚动轨道的枢轴。因此，载荷直接由轴承载而没有偏压弹性元件。角刚度是非常重要的并且与该弹性元件的硬度无关。
[0132]在管相对于轴轴向移动时，该系统的滑动应力随通过弹性元件插入的球状物上的应力而变化。
[0133]在施加转矩时，该系统的滑动应力则随通过弹性元件插入的球状物上的应力和施加到该系统的转矩而变化。
【权利要求】
1.一种转向柱，包括: 内轴，所述内轴包括轴向槽； 外轴，所述外轴包括带有轴向槽的孔，所述内轴安置在所述孔中，以便所述两个轴向槽彼此面对,并且所述内轴和外轴限定公共轴线； 球状物列，所述球状物列容纳在所述两个轴向槽之间； 所述内轴和外轴的其中一个的轴向槽具有两个凹入支撑表面，所述凹入支撑表面位于中间平面的任一侧上，所述中间平面穿过所述公共轴线和所述球状物； 刚性滚动轨道件，所述刚性滚动轨道件包括设置在所述中间平面的每一侧上的带有凸出枢转表面的凸出枢转部分和带有支承表面的支承部分，其中所述凸出枢转表面与所述凹入支撑表面相接触，并且所述支承表面抵靠支承所述球状物中的每一个； 弹性元件，所述弹性元件位于所述内轴和外轴的其中一个的轴线槽中，并抵靠着所述球状物推压所述两个滚动轨道件，以便在静止状态，这时没有转矩传输，以及在运行状态，这时存在转矩传输，所述球状物中的每一个同时接触所述两个滚动轨道件以及所述内轴和外轴的其中一个的轴线槽；并且 其中，所述两个滚动轨道中的每一个的凸出枢转表面的半径大于其所接触的所述凹入支撑表面的半径，以便限定确定平行于所述公共轴线的枢转轴线的两个接触区域，比起靠近所述球状物，所述枢转轴线更加靠近所述两个接触区域。
2.—种转向柱，包括: 内轴，所述内轴包括轴向槽，所述轴向槽位于外轴的孔中，所述外轴包括轴向槽，以便所述两个轴向槽构成通道，并且所述内轴和外轴沿公共轴线设置；所述内轴和外轴的其中一个的轴向槽具有两个凹入支撑表面，所述凹入支撑表面位于突出到所述通道内的凸起的底表面的任一侧上； 球状物列，所述球状物列容纳在所述通道中的两个轴向槽之间； 刚性滚动轨道件，所述刚性滚动轨道件包括设置在所述通道中、位于由通过所述公共轴线绘制的线以及所述球状物的至少其中一个的中心所限定的中间平面的每一侧上的带有凸出枢转表面的凸出枢转部分和带有支承表面的支承部分，其中所述凸出枢转表面与所述凹入支撑表面相接触，并且所述支承表面抵靠支承所述球状物中的每一个； 弹性元件，所述弹性元件位于所述通道内且与所述凸起的底表面相接触，并抵靠着所述球状物推压所述两个滚动轨道件，以便在静止状态，这时没有转矩传输，以及在运行状态，这时存在转矩传输，所述球状物中的每一个同时接触所述两个滚动轨道件以及所述内轴和外轴的其中一个的轴线槽；并且 其中，所述两个滚动轨道中的每一个的凸出枢转表面的半径大于其所接触的所述凹入支撑表面的半径，以便限定确定平行于所述公共轴线的枢转轴线的两个接触区域。
3.一种转向柱，所述转向柱包括内轴和外轴，所述内轴和外轴沿其公共轴线滑入彼此中，所述转向柱包括一个或多个联接界面，每个联接界面包括: 所述内轴的轴向槽； 所述外轴的轴向槽； 球状物列，所述球状物列容纳在所述内轴的轴向槽与所述外轴的轴向槽之间； 两 个刚性滚动轨道件，所述刚性滚动轨道件与所述内轴和外轴的其中一个的轴向槽相配合，以便绕平行于所述公共轴线的枢转轴线在所述内轴和外轴的所述其中一个的轴向槽中枢转，所述内轴和外轴的所述其中一个的轴向槽具有两个凹入支撑表面，所述凹入支撑表面位于中间平面的任一侧上，所述中间平面穿过所述公共轴线和所述球状物，所述两个滚动轨道件设置在所述中间平面的任一侧上； 其中，所述两个滚动轨道件中的每一个具有带有抵靠支承所述球状物中的每一个的支承表面的支承部分和带有抵靠支承所述两个凹入支撑表面中对应的其中一个的凸出枢转表面的枢转部分，所述凸出枢转表面的半径大于所述两个凸出支撑表面中的所述对应的其中一个的半径，以便在所述凸出枢转表面与所述两个凹入支撑表面中的所述对应的其中一个之间限定两个接触区域，其中所述两个接触区域确定所述枢转轴线，比起靠近所述球状物中的每一个，所述枢转轴线更加靠近所述接触区域；并且 弹性元件，所述弹性元件支承在所述内轴和外轴的所述其中一个的轴向槽中，并抵靠着所述球状物推压所述两个滚动轨道件，以便在静止状态，这时没有转矩传输，以及在运行状态，这时存在转矩传输，所述球状物中的每一个同时接触设置在所述内轴和外轴的所述其中一个内的所述两个滚动轨道件以及所述内轴和外轴的所述其中一个的轴线槽； 其中，所述弹性元件被定位成，在施加转矩时，载荷施加线穿过所述球状物中的每一个的中心以及所述滚动轨道件的其中一个的枢转部分，由此转矩在所述内轴与外轴之间通过所述球状物和所述滚动轨道件传递。
4.如权利要求3所述的 转向柱，其特征在于，所述两个滚动轨道件中的每一个的凸出枢转表面的半径和所述两个凹入支撑表面的半径是恒定的。
5.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述两个滚动轨道件中的每一个的凸出枢转表面的半径是累进的。
6.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述两个滚动轨道件中的每一个的凸出枢转表面的半径和所述两个凹入支撑表面的半径是累进的。
7.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述两个滚动轨道件中的每一个的所述支承部分的支承表面是平的。
8.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述两个滚动轨道件中的每一个的所述支承部分的支承表面是凸出的。
9.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述两个滚动轨道件中的每一个的所述支承部分的支承表面是凹入的。
10.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述两个滚动轨道件中的每一个的所述支承部分的支承表面具有双凹度。
11.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述弹性元件是弹簧，其由具有弹性元件的主体制成，并且包括位于任一侧上的轴向边缘和位于每个轴向端的锁环。
12.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述弹性元件是通过切割所述主体直接布置的横向突出部，所述突出部可替换地固定在轴向边缘上，然后固定在另一轴向边缘上。
13.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，具有一些间隙的共轭形状的阳轴向突部和相应的阴轴向凹部设置在所述内轴和外轴上，以便在球状物破裂的情况下，转矩仍旧可在所述内轴和外轴之间传递。
14.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述两个滚动轨道件与所述内轴的轴向槽相配合。
15.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述两个滚动轨道件与所述外轴的轴向槽相配合。
16.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述一个或多个联接界面由两个相对的联接界面组成。
17.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述一个或多个联接界面由相互成120°设置的三个联接界面组成。
18.如权利 要求3所述的转向柱，其特征在于，所述内轴和外轴的所述其中一个的轴向槽的横截面具有底部和两个侧翼，所述两个侧翼中的每一个设有连结底部的第一凹入部分和包括所述两个凹入支撑表面中相应的其中一个的第二凹入部分，并且其中所述弹性元件支承在所述底表面以及所述两个侧翼中的每一个的第一凹入部分上。
19.如权利要求3所述的转向柱，其特征在于，所述内轴和外轴中的所述另一个的轴向槽的横截面包括彼此倾斜的两个凹侧，所述凹侧与所述球状物相接触。
【文档编号】F16D3/06GK103982559SQ201410253364
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2008年6月20日 优先权日:2008年6月20日
【发明者】C·巴尔, A·简维尔 申请人:采埃孚转向机系统纳凯姆联合股份公司