反向轨道万向节和用于制造反向轨道万向节的方法与流程

本发明涉及一种形式为反向轨道万向节的等速万向节以及一种用于制造反向轨道万向节的方法。

背景技术：

1、由de 100 60 120a1已知：一种反向轨道万向节，其具有带弯曲的外轨道的万向节外部件、带弯曲的内轨道的万向节内部件、容纳在由外轨道和内轨道构成的轨道对中的传递扭矩的滚珠；和一种滚珠保持架，其带有保持架窗口，在保持架窗口中，滚珠保持在共同的平面中。第一外轨道与第一内轨道形成了第一轨道对，第一轨道对的第一控制角朝着第一轴向打开，并且在第一轨道对中保持着第一滚珠。第二外轨道和第二内轨道形成了第二轨道对，第二轨道对的第二控制角朝着第二轴向打开并且在第二轨道对中保持着第二滚珠。万向节外部件和万向节内部件能相对彼此沿轴向移动。

2、由wo 2013/029655 a1已知一种反向轨道万向节。第一轨道对在万向节拉伸时朝着开口侧打开，并且第二轨道对朝着连接侧打开。第一轨道对的控制角大于第二轨道对的控制角。万向节外部件的第一轨道对的中心线沿连接侧的方向在径向在参考圆弧内延伸并且沿开口侧的方向在径向在参考圆弧外延伸。

3、由de 102 09 933a1已知一种反向轨道万向节，其包括：带有第一内沟道和第二内沟道的内轮毂；带有第一外沟道和第二外沟道的外轮毂，第一和第二外沟道与第一和第二内沟道分别形成了一对；环形的保持架，保持架布置在内轮毂和外轮毂之间并且具有径向的窗口，嵌接到沟道中的滚珠在窗口中导引。反向轨道万向节的外轮毂是一体式的闭合的环，外沟道无切削地成形到所述环中。

4、由us 6 224 490 b1已知一种带有万向节外部件、万向节内部件、传递扭矩的滚珠和保持架的等速万向节。万向节外部件具有带沟槽的球形的内表面。万向节内部件具有带沟槽的球形的外表面，万向节内部件中的沟槽的数量等于万向节外部件中沟槽的数量。万向节外部件中的沟槽和万向节外部件处的滑入斜面通过塑性加工方法制造。

5、由de 10 2005 063 006 a1已知一种用于等速移动万向节的万向节内部件。万向节内部件具有用于导引滚珠保持架的外部的球形的导引面和多个成形在球形的导引面中的用于容纳传递扭矩的滚珠的沿圆周分布的滚珠轨道。滚珠轨道分别具有硬加工的第一轨道区段以导引滚珠以及没有被机械地加工的第二轨道区段，第二轨道区段不承担滚珠的导引功能。

技术实现思路

1、本发明的任务是，提出一种等速万向节，其利于成本、具有高效率和长使用寿命并且特别是也适用于大的弯曲角。所述任务还在于，提出了一种用于制造相应的反向轨道万向节的方法。

2、按照本发明，提出一种形式为反向轨道万向节的等速万向节，其包括：带纵轴线、连接侧和开口侧以及第一外部的滚珠轨道和第二外部的滚珠轨道的万向节外部件，第一外部的滚珠轨道和第二外部的滚珠轨道沿圆周分布地布置在万向节外部件的内表面中并且形成了第一滚珠轨道组；带纵轴线以及第一内部的滚珠轨道和第二内部的滚珠轨道的万向节内部件，内部的滚珠轨道在万向节内部件的外表面中沿圆周分布地布置并且形成了内部的滚珠轨道组；其中，第一外部的滚珠轨道和第一内部的滚珠轨道彼此形成了第一轨道对，第一轨道对至少部分弯曲并且朝着万向节外部件的开口侧扩展，并且其中，第二外部的滚珠轨道和第二内部的滚珠轨道彼此形成了第二轨道对，它们至少部分弯曲并且朝着万向节外部件的连接侧扩展；在每个第一轨道对和每个第二轨道对之间的各一个传递扭矩的滚珠；滚珠保持架，滚珠保持架布置在万向节外部件和万向节内部件之间并且具有保持架内表面、保持架外表面以及沿圆周分布的保持架窗口，保持架窗口分别容纳传递扭矩的滚珠中的至少一个滚珠，其中，滚珠在万向节内部件的和万向节外部件的纵轴线在万向节中心平面上同轴对准时被滚珠保持架所保持；其中，万向节外部件的内表面朝着连接侧形成了支撑面，滚珠保持架特别是在安装时可以沿轴向撑靠到该支撑面上；其中，外部的滚珠轨道组和内部的滚珠轨道组中的其中一个被硬加工；并且外部的滚珠轨道组和内部的滚珠轨道组中的另一个被软加工和硬化。

3、反向轨道万向节具有的优点是，其由于在硬化前已加工的滚珠轨道组而能利于成本地制造，齐总，同时由于硬化的并且紧接着被硬加工的滚珠轨道组、万向节外部件的支撑面和反向轨道形状而获得了针滚珠保持架的良好的导引和支撑功能并且因此获得了高效。

4、在这个公开文本的上下文中，软加工尤其包括，期望的滚珠轨道几何形状仅通过软加工产生，这就是说，在硬化之前完成和结束。在硬化之后，不设对滚珠轨道的进一步的改变几何形状的加工，特别是不设切削加工。滚珠轨道可以特别是通过成型完成制造，例如通过锻造、热成型、冷成型、冲压和/或捶打。滚珠轨道备选或补充性地至少也可以在中间布置中切削地加工，例如通过铣削操作、车削操作和/或磨削操作。

5、在本公开文本的上下文中，硬化和硬加工尤其进一步意味着，相应的滚珠轨道组在硬化之前伴随相应的加工余量进行预制并且在硬化之后加工到期望的最终几何形状。在此，预制可以通过切削的制造方法，如车削或铣削和/或通过无切削的制造方法，如成形或锻造或冲压完成。加工可以尤其切削地进行，例如通过磨削或车削。在此，在中间产品中规定的相应的表面的例如可能为十分之几毫米的加工余量材料，在硬化后被去除。

6、例如借助磨削或车削硬加工的滚珠轨道可以具有比软加工的，这就是说在硬化之后未作加工的滚珠轨道更小的表面粗糙度。后者可选可以具有微型结构，微型结构通过在硬化之前执行的喷丸处理产生。

7、优选这样来设计第一外部的滚珠轨道和第二外部的滚珠轨道，使得在横剖面中观察的话，分别形成了与相关的传递扭矩的滚珠的两点接触。也可以备选或补充性地这样来设计第一内部的滚珠轨道和第二内部的滚珠轨道，使得在横剖面中观察的话，分别形成了与相关的传递扭矩的滚珠的两点接触。两点接触可以例如通过在横剖面中观察的哥特式的或椭圆形的轨道形状产生。通过两点接触或两点轨道，可以执行对滚珠轨道的自我测量。但原则上也可以使用圆形轨道。

8、原则上两种实施方式是可能的，它们通过将在硬化之前或之后加工的滚珠轨道分配给万向节外部件或万向节内部件产生。按照第一种实施方式，在硬化之前软加工的滚珠轨道可以配设给万向节外部件，硬化的并且紧接着硬加工的滚珠轨道则配设给万向节内部件。按照一种相反的备选的实施方案，在硬化之前软加工的滚珠轨道可以配设给万向节内部件，硬化的并且紧接着硬加工的滚珠轨道则配设给万向节外部件。

9、接下来说明一些可能的设计方案，它们涉及到第一种实施方式，在第一种实施方式中，万向节外部件的滚珠轨道在硬化之前被加工并且万向节内部件的滚珠轨道在硬化之后被加工。在第二种实施方式中，特征则相应地反过来，在第二种实施方式中，软加工的滚珠轨道配设给万向节内部件并且硬加工的滚珠轨道配设给万向节外部件。

10、按照一种设计方案，外部件内表面可以被硬化并且在硬化之后没有被机械地加工。换句话说，内部表面的几何形状在硬化之前就被制好或完成。硬化之后不设置针对内表面的进一步的改变几何形状的加工，特别是不设置切削加工。外部件内表面可以尤其通过成型制好，例如通过锻造、热成型、冲压和/或捶打。外部件内表面备选或补充性地至少也可以在中间步骤中被切削地加工，例如通过铣削操作、车削操作和/或磨削操作。

11、万向节内部件的外表面可以被硬化并且在硬化之后被硬加工。这意味着，内部件外表面在硬化之前伴随相应的加工余量预制并且在硬化之后被加工到期望的最终几何形状。在此，预制可以通过切削的制造方法，如车削或铣削和/或通过无切削的制造方法，如成型或锻造完成。对外表面的加工可以尤其切削地进行，例如通过磨削或车削。

12、按照一种设计方案，滚珠保持架的保持架外表面可以被软加工、硬化并且在硬化之后没有被机械地加工。保持架内表面可以备选或补充性地被软加工、硬化并且在硬化之后保持没有被机械地加工。保持架外表面可以在保持架硬化之前至少在部分工序中被例如借助车削或磨削切削地和/或例如通过成型无切削地加工或制造。同样的说明类似地也适用于保持架内表面的加工，其可以无切削地和/或切削地进行。

13、按照一种设计方案，在万向节外部件和万向节内部件的纵轴线彼此齐平时，形成在保持架外表面和万向节外部件的内表面之间的外部的径向间隙以及形成在保持架内表面和万向节内部件的外表面之间的内部的径向间隙可能不一样大。类似的是，形成在保持架外表面和万向节外部件的内表面之间的外部的总轴向间隙和形成在保持架内表面和万向节内部件的外表面之间的内部的总轴向间隙，可能不一样大。当外部的滚珠轨道组被软加工时，外部的径向间隙或外部的总轴向间隙优选大于内部的径向间隙或内部的总轴向间隙。当内部的滚珠轨道组被软加工时，外部的径向间隙或外部的总轴向间隙优选小于内部的径向间隙或内部的总轴向间隙。此外还可以这样来设计万向节部件，使得当万向节内部件相对滚珠保持架轴向居中定位时，外部的总轴向间隙不对称地分成了外部的开口侧的轴向间隙和外部的连接侧的轴向间隙。在此，连接侧的轴向间隙优选小于开口侧的轴向间隙。由此以有利地方式支持了万向节内部件在压入轴时可以通过滚珠保持架沿轴向撑靠到万向节外部件的支撑面上，而不会将滚珠夹紧在滚珠轨道中或与滚珠轨道处于压紧接触。径向间隙或轴向间隙的不同的设计方案有助于简单的和利于成本的制造，因为实现了在四个表面对中的其中一个中的粗略的间隙。

14、万向节外部件、保持架和万向节内部件的对置的表面原则上可以按要求自由选择。万向节外部件的内表面、保持架外表面、保持架内表面和万向节内部件的外表面中的一个、多个或全部例如可以设计成球形。所述表面备选或补充性地也可以具有柱筒形的、环面形的和/或锥形的区段。在使用带有球形的外表面和内表面的滚珠保持架时，这些球形表面可以彼此同轴地布置，这就是说，两个表面中心点可以重合。按照一种备选的可行方案，球形的表面也可以在在轴向彼此错开，这就是说，内部的和外部的球形的滚珠表面的两个表面中心点彼此间具有轴向的间距(偏移)。同样的说明在使用外部件的球形的内表面和/或内部件的球形的外表面时类似地也适用于它们。

15、第一外部的滚珠轨道朝着开口侧形成了第一侧凹并且第二外部的滚珠轨道朝着开口侧形成了第二侧凹。在此尤其规定，朝着开口侧打开的第一滚珠轨道的第一侧凹小于朝着连接侧打开的第二滚珠轨道的第二侧凹。

16、前述具体说明涉及到这样一种实施方式，在该实施方式中，万向节外部件的滚珠轨道的几何形状仅通过软加工制造并且万向节内部件的滚珠轨道被硬加工。不言而喻的是，在万向节外部件的滚珠轨道被硬加工比且万向节内部件的滚珠轨道的几何形状仅通过软加工在硬化之前制造的备选的实施方式中，相应地反过来地实施所述特征。

17、按照一种适用于上述两种实施方式的设计方案万向节外部件的第二外部的滚珠轨道中的至少一部分在连接侧具有相对功能区段在径向下凹的兜孔，相关的滚珠在万向节过度弯曲时在径向可以插入到所述兜孔中。以这种方式方便了反向轨道万向节的安装。

18、按照适用于两种实施方式的另一种设计方案，这样来设计万向节外部件和万向节内部件，使得它们相对彼此能角度移动了至最大30°、特别是至最大25°的弯曲角(β)。第一轨道对的第一滚珠形成了第一部分圆直径(pcda)，并且第二轨道对的第二滚珠形成了第二部分圆直径(pcdb)。第一和第二部分圆直径中的至少一个与万向节内部件的插入开口的最大的部分圆直径(pcds)之比，在此尤其小于2.05(pcda/pcds＜2.05和/或pcdb/pcds＜2.05)。通过这种设计方案可以在弯曲角较小时由万向节传递特别大的扭矩。因此这种设计方案尤其适用于使用在不转向的后桥中，特别是在传动机构侧。但伴随大的弯曲角的应用也是可能的，例如用于车轮侧的转向的前桥。在此，所述万向节可以设计英语大于45°的弯曲角。所述万向节相应地也可以设计成，滚珠部分圆直径与开口部分圆直径之比与上述比不同，尤其可以处在1.5和3.0之间(1.5＜pcda/pcds＜3.0和/或1.5＜pcdb/pcds＜3.0)。在滚珠部分圆直径和滚珠直径之间的比可以例如处在2.5和4.5之间。

19、传递扭矩的滚珠的和相应地外部的和内部的滚珠轨道的数量优选能除以2并且尤其为8，其中，与之不同的数字如6或10也是可能的。

20、上述任务还进一步用一种用于制造形式为反向轨道万向节的等速万向节的方法解决，该方法包括：

21、制造万向节外部件，万向节外部件具有纵轴线、连接侧和开口侧、带有朝着连接侧沿轴向作用的支撑面的内表面以及共同形成了外部的滚珠轨道组的第一外部的滚珠轨道和第二外部的滚珠轨道；

22、制造万向节内部件，万向节内部件具有纵轴线、外表面以及共同形成了内部的滚珠轨道组的第一内部的滚珠轨道和第二内部的滚珠轨道；

23、制造滚珠保持架，其具有保持架轴线、保持架内表面、保持架外表面以及能围绕保持架轴线沿圆周分布的保持架窗口；

24、将万向节内部件插入到滚珠保持架中；

25、将滚珠保持架插入到万向节外部件中；

26、将万向节内部件相对万向节外部件这样转动，使得第一内部的滚珠轨道与第一外部的滚珠轨道对置并且形成了第一轨道对，第一轨道对在万向节的角位置中朝着万向节外部件的开口侧扩展，以及第二内部的滚珠轨道与第二外部的滚珠轨道对置并且形成了第二轨道对，第二轨道对在万向节的角位置中朝着万向节外部件的连接侧扩展；在万向节内部件和万向节外部件相对彼此弯曲时将滚珠插入到保持架窗口中，其中，第一轨道对和第二轨道对分别容纳传递扭矩的滚珠，其中，滚珠在万向节内部件和万向节外部件的纵轴线在万向节中心平面上同轴对准时被滚珠保持架保持；其中，外部的滚珠轨道组和内部的滚珠轨道组中的其中一个被软预加工，紧接着硬化并且在硬化之后被加工，例如通过切削加工；并且其中，外部的滚珠轨道组和内部的滚珠轨道组中的另一个被软加工并且紧接着硬化，这就是说，在硬化之后保持未被机械加工或者未被硬加工。

27、用所述方法制造的反向轨道万向节具有和上述相同的优点。不言而喻的是，所有涉及到产品的特征能传递给所述方法，反过来，所有涉及到方法的特征也能传递给产品。

28、按照一种可能的方法运行方案，保持架外表面和/或保持架内表面被软加工，特别是通过成型工艺，并且紧接着被硬化。在硬化后，优选不再设置进一步的给定几何形状的或机械的加工。

29、万向节外部件和/或万向节内部件可以例如由调质钢或渗碳钢制造。滚珠轨道的和可选万向节外部件的内表面的硬化可以例如通过边缘层硬化特别是借助感应式加热完成。经边缘层硬化的调质钢或渗碳钢在硬化之后提供了具有坚韧核心的无磨损的表面。这类似地也适用于滚珠轨道和可选万向节内部件的外表面，它们同样可以被边缘层硬化。万向节内部件备选也可以被渗碳硬化。渗碳硬化时，由构件的外表面产生沿核心硬度的方向递减的硬度变化曲线。

30、按照第一种可行方案，第一和第二外部的滚珠轨道以及万向节外部件的内表面可以被软加工，特别是通过成型工艺，并且在这之后，第一和第二外部的滚珠轨道和可选万向节外部件的内表面可以被硬化。第一和第二内部的滚珠轨道以及万向节内部件的外表面可以相应地被软预加工，之后被硬化，并且在硬化之后被硬加工。按照第二种可行方案，万向节外部件的和万向节内部件的加工可以反过来进行。

31、适用于两种可行方案的是，一方面保持架外表面和万向节外部件的内表面并且另一方面保持架内表面和万向节内部件的外表面，可以被这样制造，即，在反向轨道万向节的已安装和拉伸的状态下，在滚珠保持架和万向节外部件之间的外部的径向间隙以及在滚珠保持架和万向节内部件之间的内部的径向间隙不一样大，和/或，在滚珠保持架和万向节外部件之间的外部的轴向间隙和在滚珠保持架和万向节内部件之间的内部的轴向间隙不一样大。

32、按照一种设计方案，可以这样来制造万向节内部件，使得万向节内部件的过梁中的一部分具有两侧的削平结构。以这种方式能简化万向节内部件到滚珠保持架中的安装，其中，较短的内部件过梁在万向节内部件与相对保持架轴线交叉的纵轴线对准时可以被穿入到滚珠保持架的窗口中。

33、按照另一种实施方案，万向节外部件的第二外部的滚珠轨道的至少一部分可以在连接侧制造带有相对功能区段径向下凹的兜孔，相关的滚珠在万向节过度弯曲时可以在径向插入到所述兜孔中。这也有助于改进安装。