三销轴式万向节的滚动元件和三销轴式万向节

摘要

本发明涉及一种三销轴式万向节(100)的滚动元件(10)，该滚动元件(10)具有壳体(20)和配属于壳体(20)的滚动体(40)，所述壳体(20)带有用于支承三销轴总成(110)的销轴(112)的容纳孔(30)，所述滚动体(40)用于将壳体(20)支承在三销轴式万向节(100)的万向节外侧部件(120)相互对置的滚道(122)上，其中，滚动体(40)由相对于壳体(20)可平移运动的保持架(50)保持，并且其中，保持架(50)具有第一止挡面(52)并且壳体(20)具有与该第一止挡面(52)对应的第二止挡面(22)，所述第一止挡面(52)和第二止挡面(22)这样布置，从而由此确定出保持架(50)相对于壳体(20)的第一和第二终端位置(K1、K2)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种三销轴式万向节的滚动元件以及一种具有这种滚动元件的三销轴式万向节。 

背景技术

滚动元件和具有滚动元件的三销轴式万向节是公知的。使用它们以便能够补偿两个旋转中的轴之间的轴向错移和角度错移。在此，三销轴式万向节配设有万向节外轴以及三销轴传动轴。三销轴传动轴的三销轴总成支承在万向节外轴的万向节外侧部件的内部。所述支承在此以这种方式方法，使得三销轴传动轴既可以轴向错移，也可以倾斜。由此可以实现，通过滚动体进行轴向补偿以及通过销轴连接进行倾斜补偿。也已经建议过将这种滚动体应用于线性导引装置中。 

这种滚动元件和三销轴式万向节例如由DE 102007059378A1公知。其中公开的滚动元件配有弹簧元件，该弹簧元件支承在内部和外部壳体部分之间并且以此方式将滚动体按压在滚道上。尽管如此滚动元件原则上还可能脱出。 

由DE 102007046837A1同样已知一种三销轴式万向节。在这种技术解决方案中采用断面压缩，以防止滚动元件脱出。然而，装配为此所需的锁止元件非常麻烦，由此使得万向节的复杂程度尤其是其制造成本明显增加。 

已知的滚动元件以及已知的三销轴式万向节的缺点在于，在装配期间或在为了装配的运输期间存在相应滚动元件从壳体外侧部件的导引件中脱出的风险。这种脱出导致为后续装配必须重新插入滚动元件。这会带来很大耗费或者有时根本不可行。这尤其发生在滚动元件位于至少部分包围三销轴式万向节的轴圈内部时。在这种情况下需要去除轴圈，这有时不可行或者会带来很大耗费。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供能够解决上述问题的滚动元件和三销轴式万向节。本发明所要解决的技术问题尤其在于，提供能够优化其自身运输和/或装配的滚动元件和三销轴式万向节。 

该技术问题按本发明通过一种滚动元件以及一种三销轴式万向节解决。在此所描述的与本发明所述滚动元件相关的特征和细节无疑也与本发明所述三销轴式万向节相关并且反之亦然，以致可以始终相互参考单个发明方面的公开内容。 

在本发明所述三销轴式万向节的滚动元件中设置有以下部件。壳体配设有用于支承三销轴总成的销轴的容纳孔。所述壳体配设有滚动体，所述滚动体用于将壳体支承在三销轴式万向节的万向节外侧部件相互对置的滚道上。在此，滚动体由相对于壳体可平移运动的保持架保持。此外，保持架具有第一止挡面并且所述壳体具有与该第一止挡面对应的第二止挡面，所述第一止挡面和第二止挡面这样布置，从而由此确定出保持架相对于壳体的第一和第二终端位置。 

借助本发明所述滚动元件，可以通过各止挡面的对应配属提供防止滚动元件从三销轴式万向节中脱出的防脱出保护。对应配属的止挡面在此理解为，在保持架相对于壳体平移运动期间，第一止挡面与第二止挡面能够相互接触。这意味着，保持架可相对于壳体平移运动并且在运动轨道的一端通过其第一止挡面中的一面与壳体的第二止挡面中的一面相碰触。在平移运动轨道的另一端，保持架通过其第一止挡面中的另一面与壳体的第二止挡面中的另一面相碰触。换而言之，第二止挡面通过与保持架的第一止挡面形成的接触限定其平移运动自由度。因此，两个终端位置代表保持架无法继续平移的保持架的位置。以此方式确定出保持架相对于壳体的第一和第二终端位置。 

滚动体由保持架来保持。这意味着，该滚动体可自由旋转地由保持架保持在期望的位置中，即保持在万向节外侧部件的滚道与壳体之间。通过滚动体的旋转，一方面保持架和壳体之间可发生相对运动，另一方面保持架和万向节外侧部件之间也可发生相对运动。换而言之，滚动体在万向节外侧部件(尤其是其滚道)和壳体(尤其是其外侧)之间滚动。这意味着，滚动体既与万向节外侧部件的滚道又与保持架相应的侧表面接触。在此，滚动体在保持架中的支承可例如通过在保持架中构成的窗口产生。滚动体本身可以是任何形状的滚动体，例如球形、圆柱体形、桶形或类似形状。 

当滚动元件到达保持架相对于壳体的两个终端位置之一，尤其是第一终端位置时，这两个部件之间不会发生进一步的相对运动，由此确保本发明所述滚动元件不会从三销轴式万向节中脱出。其基于的事实是，通过两个相应止挡面的接触而无法继续发生位移。由于无法继续相对运动的事实，滚动体也不会继续在壳体的外侧上滚动。换而言之，各止挡将保持架卡止在各终端位置。通过该卡止，壳体和万向节外侧部件的滚道之间的相对运动不再能够通过滚动体的滚动进行。相反地，由于保持架处于其两个终端位置中的一个位置而将滚动体锁止使之无法继续滚动。对滚动体旋转可能性的锁止使得滚动体也不再能够在万向节外侧部件的滚道上滚动。换而言之，在该处不再存在旋转自由度，以致滚动体和万向节外侧部件的滚道之间存在摩擦连接。然而该摩擦连接并不基于滚动摩擦，而是基于滑动摩擦。相应地通过该摩擦连接形成夹持，滚动元件若进一步脱出需要克服这种夹持。借助滚动体和万向节外侧部件的滚道之间的这种摩擦力实现了滚动元件的止动。这种摩擦力也可以称为滚动元件的止动力。 

为此，不再需要改变万向节外侧部件，尤其是滚道。而是当使用本发明所述滚动元件时通过滚动元件自身产生防脱出保护。其优点在于，当使用本发明所述滚动元件时，可以应用已经存在的万向节外侧部件。对于万向节外侧部件的滚道也不需要成本高昂的附加机械加工步骤来产生防脱出保护。 

可能有利的是，在本发明所述滚动元件中，保持架在所述两个终端位置之间经过的路程小于或等于壳体在相对于三销轴式万向节的万向节外侧部件的第一和第二终端位置之间经过的路程的一半。在线性导引装置的这种形式中，可以说保持架在两个终端位置之间移动了第一路程，而壳体相对于万向节外侧部件移动了第二路程。该第二路程大于或等于第一路程的两倍。通过这种关系实现了三销轴式万向节滚动元件所期望的运动自由度并且尽管如此还可形成本发明所述的防脱出保护。 

还可能有利的是，在本发明所述滚动元件中，在保持架的平移运动方向上的保持架的第一终端位置上，在三销轴式万向节的万向节外侧部件的端面与容纳孔的中心之间可以设置至少一个滚动体。万向节外侧部件的端面在此理解为，位于基本上或者完全垂直于保持架相对壳体的平移运动方向的平面内的表面。相同的定向也涉及到容纳孔的中心，由此可以定义出两个平面，它们在几何上通过壳体容纳孔的中心和所述端面确定。在本发明的这种实施 方式中，至少一个滚动体位于这两个平面之间。换而言之，在此可以在容纳孔中心的一侧上将滚动体支承在位于壳体和滚道之间的内侧支承区域之外的滚道上。 

通过前述实施方式，可以尤其与使用弹簧元件相结合地实现完全的弹簧应力。这意味着，在所述位置上以理想的方式，特别是最大程度地实现尤其是摩擦力以及由此产生的用于本发明所述滚动元件的防脱出保护的止动力。也就是说滚动元件更好地支承在滚道上并且因此也更好地得到防脱出保护。 

另一个优势在于，在本发明所述滚动元件中，在保持架的平移运动方向上的保持架的第一终端位置上，在三销轴式万向节的万向节外侧部件的底面与所述容纳孔的中心之间可以设置至少一个滚动体。万向节外侧部件的底面在此理解为，可以构成万向节外侧部件的罐状底面的表面。所述底面相对万向节外侧部件的端面有利地设置在滚动元件的另一侧上。尤其在这种实施方式中与在上一段中阐述的实施方式相结合。以此方式，可以使滚动元件在滚道上形成所谓的对称或基本对称的支承。这种所谓的对称支承确保滚动元件不会在三销轴式万向节中倾斜。从壳体，尤其是从壳体的弹簧元件传递到滚动体并且由此传递到滚道上的力在此基本上均匀地分布在各个单独的滚动体上。以此方式有利地形成的所述实施方式，其中每个滚动体彼此之间的止动力以及由此还有摩擦力非常相似或者甚至是相同的。 

另一个优势在于，在本发明所述滚动元件中，为了加大滚动体与滚道和壳体的摩擦力设置有弹簧元件，该弹簧元件能够通过所述壳体将所述滚动体按压在滚道上并且支撑抵靠在位于所述容纳孔中的所述销轴上。在已安装的本发明所述滚动元件上，通过这种弹簧元件(其例如可由弹性材料制成或者可设计为板式弹簧或螺旋弹簧)实现了摩擦力的增大或均匀化并且由此通过滚动体实现了止动力的增大或均匀化。弹簧元件在此不仅用于增大摩擦力，而且也可以用于其它功能。所述弹簧元件也可以用于补偿壳体、滚动体和/或滚道的不平整性。 

在本发明所述具有弹簧元件的滚动元件的设计中，弹簧元件有利地设置成，使得该弹簧元件在滚动元件的移动路径上和/或在三销轴式万向节允许的弯曲角上以恒定的力将滚动体按压在滚道上。以此方式，不仅使弹簧力，而且也使在滚动体和滚道之间产生的摩擦力保持恒定或者基本上恒定。由此可以确定地设计该摩擦力，该摩擦力对于在滚动元件移动时形成的声波具有很 大影响。由此也可以通过恒定地施加作用力使所述移动的声学效应在移动路径上和/或三销轴式万向节的不同弯曲角上保持恒定或基本恒定。 

还有利的是，在本发明所述滚动元件中，所述第一和第二止挡面分别沿着与保持架相对于壳体平移运动的方向相垂直的平面延伸。在所述实施方式中，所述止挡面基本上垂直于平移运动方向。其优点在于，在第一和第二止挡面相互接触时，壳体不再可能相对于保持架进一步滑动，例如楔形地移动。此外，能够以这种方式特别紧凑地在用于定义保持架终端位置的功能性方面实现止挡面按本发明的布置。 

另一个优势还在于，在本发明所述滚动元件中，所述第二止挡面至少区段性地由所述壳体的端面构成。在此，壳体的端面是沿保持架平移运动延伸方向上的壳体的表面。将止挡设置在该端面的优点在于，止挡面并不从侧面，也就是不从横向于保持架平移运动方向上突出于壳体。以此方式可以在本发明所述滚动元件中减小壳体的宽度，尤其是将壳体的宽度最小化。 

也有利的是，在本发明所述滚动元件中，所述第一止挡面至少区段性地由成型为框架的保持架的内表面构成。这种实施方式有利地与在上一段中阐述的实施方式进行结合。设计为框架的保持架具有的优点在于其较高的稳定性。框架内侧和壳体端面对应的，也就是相互配属的止挡面实现了本发明所述滚动元件的一种特别窄的实施方式。为了定义保持架的两个终端位置，既不需要保持架的部件，也不需要壳体的部件从其宽度上突出。通过这种紧凑性也使整个三销轴式万向节的构造更加紧凑。以此方式尤其也可以为已有的三销轴式万向节配备本发明所述滚动元件。 

同样有利的是，本发明所述滚动元件的保持架具有至少一个腹板，该腹板在两个相对的滚道之间延伸并且至少区段性地形成所述第一止挡面。这种实施方式可以作为保持架和止挡面的前述实施方式的备选或补充。设置腹板的优点在于，与框架状的设计方案相反，不需要对滚动元件进行加长。相反地，第一止挡面以及优选与其对应的第二止挡面设置在滚动元件的侧面，因此即使对其进行加宽，也不会改变沿保持架平移运动方向上的几何延伸量。以此方式可以成为缩短本发明所述滚动元件长度的一种实施方式。 

本发明同样涉及一种三销轴式万向节，其具有带径向突出的销轴的三销轴总成、万向节外侧部件和本发明所述滚动元件，所述万向节外侧部件具有平行于其旋转轴线延伸的、带有在周向上相互对置的滚道的滚道对。在此尤 其涉及具有三个销轴并且相应地也具有三个滚动元件的三销轴式万向节。本发明所述三销轴式万向节由于应用了本发明所述滚动元件而与其具有相同的优点。 

附图说明

根据附图进一步阐述本发明。在此所使用的术语“左”、“右”、“上”和“下”是相对于能正常阅读图示附图标记的观察附图的方向而言的。在附图中示意性地： 

图1示出本发明所述三销轴式万向节的一种实施方式的立体局部剖视图； 

图2a以横截面示出本发明所述滚动元件的一种实施方式； 

图2b以侧视图示出图2a的实施方式； 

图3a示出依据图2a和2b位于第一终端位置上的具有保持架的滚动元件的实施方式； 

图3b示出位于第二终端位置上的具有保持架的图3a的实施方式； 

图4a示出位于第二终端位置上的具有保持架的本发明所述滚动元件的另一实施方式；并且 

图4b示出位于第一终端位置上的具有保持架的图4a的实施方式。 

具体实施方式

根据图1简要示出本发明所述三销轴式万向节100和本发明所述三销轴式万向节100的布置。三销轴式万向节100具有包围三销轴传动轴并且由此也包围三销轴总成110的万向节外侧部件120。为此，万向节外侧部件120具有罐状凹处，三销轴总成110伸入其中。这种实施方式的三销轴总成110具有三个分别由本发明所述滚动元件10所支承的销轴112。在此，通过万向节外侧部件122的罐状结构定义出底面126和端面124。这种实施方式的滚动元件10设计为线性导引装置并且在其中央容纳孔30中容纳三销轴总成110的一个销轴112。其中设计有容纳孔30的壳体20通过滚动体40支承在万向节外侧部件120内的滚道122上。 

此外从图1中可以看出，在三销轴式万向节100的这种实施方式中，壳体20设计为双构件式，也就是具有第一壳体部分24和第二壳体部分26。此 外，各壳体部分24和26通过弹簧元件60支承在容纳孔30上并且由此支承在销轴112上。通过弹簧元件60可将预紧力传递到滚动体40上以便支承在滚道122上。 

根据图2a、2b、3a和3b进一步阐述本发明所述滚动元件10的防脱出保护的功能性。在图2a的示意性横截面中示出了滚动元件10的剖面。在截面图中特别可以识别出壳体20和保持架50。如图2b可见，这种实施方式的保持架50具有腹板56。该腹板只沿壳体20的一侧导引，因为以此方式三销轴总成110的销轴112可从另一侧自由进入容纳孔30中。这种实施方式的保持架50将球形的滚动体40在期望的位置中可自由旋转地保持在壳体20的外侧。 

在图2a和图2b的这种实施方式中，在保持架50上设有第一止挡面52并且在壳体20上设有第二止挡面22。该第二止挡面22在此设计为壳体20侧面上的凸肩。保持架50的腹板56可通过其第一止挡面52止挡在该第二止挡22上，即相互接触。 

根据图3a和图3b进一步阐述平移运动自由度并且由此阐述本发明所述滚动元件10防脱出保护的可能性。为了更加清楚，三销轴式万向节100的万向节外侧部件120以示意局部剖面图示出。在图3a中，保持架50位于第一终端位置K1，而保持架50在图3b中位于第二终端位置K2。为了移动滚动元件10，在保持架50和壳体20之间进行相对运动。如果单独观察或者与三销轴式万向节100结合地观察滚动元件10(滚动元件10需要装入三销轴式万向节100中)，则可以将图3a的位置称为滚动元件10完全插入的位置并且将按图3b的位置称为滚动元件10完全拉出的位置。在完全拉出的位置中，如图3b所示，第一止挡52与第二止挡22相互接触。在该位置中，保持架不再能够向右或者三销轴式万向节100中的壳体20不再能够向左继续移动。通过卡止壳体20和保持架50的运动，也将滚动体40保持在按图3b或者按图3a的位置中。因为滚动体40在该位置中也支承在万向节外侧部件120的滚道122上，所以滚动体40不能再进行旋转。由于在该位置上缺乏旋转自由度，则在万向节外侧部件120的滚道122和滚动体40之间产生摩擦连接。这种摩擦连接产生摩擦力，该摩擦力同时用作止动力并且防止滚动元件10从万向节外侧部件120的线性导引装置中进一步脱出。 

图4a和图4b示出了本发明所述滚动元件10的另一种实施方式。这种 实施方式与图2a至图3b所示实施方式的区别在于，保持架50设计为框架状。这一方面使得在基本相同的滚动元件10的容积内可以使用更多数量的滚动体40。以此方式，线性导引装置，尤其是滚动元件10可以更柔和地滑动，此外由于数量众多的滚动体40，通过增加滚动体40与滚道122之间的摩擦接触，从而也优化了防脱出保护功能。此外，第一和第二止挡22和52在这种实施方式中设置在不同的位置上。壳体20在其端面上具有第二止挡22。与第二止挡对应的第一止挡面52设计在框架状保持架50的内表面54上。为了更加清楚，在该附图中也以示意局部剖面图示出了三销轴式万向节100的万向节外侧部件120。 

图4a又示出了滚动元件10在三销轴式万向节100中完全拉出的位置，而图4b示出了完全插入的位置。在此在滚动元件10的自动防脱出保护方面的工作原理是相同的。该实施方式的优点在于，这种滚动元件10的宽度相比图2a至图3b的实施方式减小了。尤其是止挡22和52不会伸出超过壳体20和/或保持架50的延伸厚度。 

前述实施方式的设计当然只是例子。只要在技术上合理，这些实施方式中单独的特征可以自由地相互组合，只要不超出本发明的框架即可。 

附图标记清单 

10滚动元件 

20壳体 

22第二止挡面 

24第一壳体部分 

26第二壳体部分 

28壳体端面 

30容纳孔 

32容纳孔的中心 

40滚动体 

50保持架 

52第一止挡面 

54保持架内表面 

56保持架腹板 

60弹簧元件 

100三销轴式万向节 

110三销轴总成 

112销轴 

120万向节外侧部件 

122滚道 

124端面 

126底面 

K1保持架的第一终端位置 

K2保持架的第二终端位置 

G1壳体的第一终端位置 

G2壳体的第二终端位置。