[发明专利]球形万向节

说明书

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的例如用于汽车的轴系统或车轮悬挂装置的球形万向节。

文首所述类型的球形万向节例如被应用于但决不是仅仅应用于车轮悬挂装置的领域中或者也作为套筒式万向节例如用于铰接汽车中的横向稳定器。

对这种球形万向节提出的要求尤其包括不仅在承受静态载荷下而且在承受动态载荷情况下具有高的比承载能力和小的轴承间隙，此外具有尽可能在汽车的寿命期间的小的维护需求或免维护，尽可能小的质量和小的结构空间需求。此外其制造应该尽可能在低成本下进行。

一般地，球形万向节具有基本上环形的或罐形的万向节外壳，在它的内腔中布置球形万向节的轴承壳或球壳。在由现有技术已知的球形万向节中，此时与球形万向节的球的表面处于接触下的球壳的轴承表面至少在理想情况下基本上对应于万向节球的形状。换言之，球壳的轴承表面是与球冠的形状相一致的。

但是，由于在球壳的加工中的公差以及由于安装球形万向节时的力的作用，该力尤其是将球壳压入万向节外壳中时产生，在完成安装的球形万向节上的轴承壳的轴承表面的形状大多数不再与所希望的球形状或球轴颈的球的形状相一致。相反，球壳的形状此时常常大约对应于一种旋转椭圆体，其较大的半轴与球轴颈的或球套筒的纵轴线重合。换言之，这意味着，在球和球壳之间的接触常常不是象本来所希望的那样整个面地实现，相反而是仅仅在球壳的中部区域以线接触或条形接触的形式进行。

此外，大多数球形万向节的球壳在所述的中部区域亦即相对于通过球形万向节的纵剖面在大约其最大直径的区域具有一个由于几何结构上的原因造成的特别小的壁厚。除了所述的形状偏差以外，这还使得球壳在该中部部段中具有特别高的弹性常数或特别小的弹性。

结果这两种情况都导致在由现有技术已知的球形万向节中在球和球壳之间的表面压力通常都不符合在整个可以使用的轴承表面上的理想的均匀的载荷分布。相反，大部分载荷集中在相对于通过球形万向节的纵剖面位于其最大直径的区域中的所述的球壳的中部部段上。这导致已知的球形万向节的不均匀的增大的轴承磨损、过早增大的轴承间隙、更小的承载能力和降低的寿命。

在这种背景下本发明的任务是提供一种球形万向节，由此克服现有技术的所述的缺陷。其中尤其是在球和球壳之间的表面压力的分布应该保持尽可能平稳均匀的变化，球形万向节的比承载能力和负荷量应该得到提高，万向节间隙应该被减小，以及寿命应该得到提高。

该任务通过具有权利要求1的特征的球形万向节解决。优选的实施形式是从属权利要求的内容。

按照本发明的球形万向节首先包括一个本身已知的基本上环形的或罐形的万向节外壳。该万向节外壳具有基本上柱形的内腔，其中可以布置球形万向节的球壳。在球壳中可以滑动运动地安装球轴颈的球或球形万向节的球套筒。

但是按照本发明，球形万向节的特征在于球壳的轴承表面基本上与一个旋转椭圆体的表面相一致。旋转椭圆体的较小的半轴此时与球形万向节的轴向重合，即与球轴颈的纵轴线或与球套筒的纵轴线重合。

与现有技术不同，球壳的轴承表面的旋转椭圆体式的构形在安装后的球形万向节的情况下导致在球表面和球壳之间的接触是明显更大面积地和在更加均匀的表面压力分布下进行的。由于轴承表面的形状基本上与旋转椭圆体相一致，因此文首所述的变形影响和公差得到反向补偿，这种变形影响和公差在现有技术中导致在球和球壳之间通常仅仅为线接触或者条状接触。此外，由于不同的球壳壁厚在球壳的不同部位中产生的不同大小的球壳弹性被抑制。

此时术语“旋转椭圆体”或“旋转椭圆体式＂自然不应该按照严格的数学意义进行理解。而是应该按照本发明要求一种球壳，其在通过球形万向节的纵剖面上具有这样的非恒定的曲率半径，使得在球壳的中部区域中的曲率半径稍微小于球壳的轴向边缘区域。

优选地，旋转椭圆体式地成形的球壳的较大的半轴此时与球形万向节的球的半径相一致。换言之，这意味着球壳的轴承表面和万向节球在球壳的轴向边缘区域中，即在万向节外壳的端部的区域中，在几何上是相切的或者在数学意义上是相互穿过的。由于在安装后的球形万向节情况下轴承面的实际的相互穿过是不可能的，这种结果导致在球壳和万向节球之间的一定的限定的预张紧。由于按照本发明的球壳的成形形状，该轴承面的穿过或该限定的预张紧特别地集中在球壳的轴向边缘区域上并且随着逐渐靠近球壳的中部区域而不断减小。