[发明专利]球形万向节以及用于加工万向节壳体的方法

说明书

本申请是申请日为2007年1月15日、题为“球形万向节以及用于加工万向节壳体的方法”的中国专利申请CN200780002514.9的分案申请

技术领域

本发明涉及一种球形万向节，例如用于轴系统、用于车轮悬挂或者用于汽车上的摆动支承。本发明还涉及用于加工球形万向节的万向节壳体的方法。

背景技术

对于这种球形万向节提出的要求包括不仅在静态而且在动态负荷情况下特别高的单位承载性和微小的轴承间隙以及微小的起动或运行转矩，此外尽可能在汽车或球形万向节的使用寿命上的微少维护需求或维护自由性、尽可能轻的质量和微少的空间需求。此外按照可能性成本有利地实现加工。

例如由DE10163147A1已知这种球形万向节。这个球形万向节具有一个空心圆柱形的万向节壳体，在其内室中安装一个塑料轴承壳，用于滑动地容纳设置在球轴颈上的万向球。在上述文献中公开的球形万向节的轴承壳在万向节壳体的轴向上通过两个环绕的环卷边支承在万向节壳体的端面上。

在这个已知的球形万向节中两个环绕的环卷边的第一环卷边已经事先在塑料轴承壳上成形，而在已知的球形万向节中由于几何形状的原因只有在轴承壳导入到球形万向节的万向节壳体里面以后才产生与轴承壳第一环卷边对置的第二环卷边。

换言之，在组装已知的球形万向节时使轴承壳与已经设置在其中的球轴颈一起这样导入到外壳里面，使第一环卷边支承在大多球轴颈一侧的外壳第一端面上。然后使以第一环卷边为基准设置在对置外壳侧面上的第二环卷边通过变形工艺从事先还突出的球壳环突缘中产生。对于使环突缘变形成环卷边引用的文献建议采用热变形或者超声波变形。

但是已经证实，这样构成的塑料轴承壳在万向节外壳中的锚接不能满足对于这种球形万向节的承载性、失效安全性和抗环境性方面增加的要求。尤其是在超过球形万向节的使用寿命时导致球壳在万向节壳体中松动。然后通过这种方式可能在万向节壳体与球壳之间产生不期望的相对运动，它由于与此相关的摩擦以及由于污物进入球壳与万向节壳体之间导致尤其是球壳在其外圆周处的磨损，由此最终可能使球形万向节提前失效。

在上述文献DE10163147A1中为了解决这个问题建议，在万向节壳体的内表面处在外壳的整个高度上设置凸起和/或凹下如内角、切痕或沟槽。然后在装配球形万向节时使与万向节壳体相比具有一定过盈的、具有不变的基本圆柱形外壳面的球壳与包含在其中的万向节球一起导入或压入到万向节壳体的内室里面。在这个顶压过程中球壳的外表面对应于万向节壳体内表面的造型或形状在一定的范围中塑性变形，由此在万向节壳体与球壳之间得到更好的、形状结合的连接。

但是已经证实，在这样构成的万向节壳体中通过设置在内表面上的凸起或凹下与球壳的形状结合的啮合仍然在球壳的外表面与万向节壳体的内表面之间产生腐蚀。如同申请者已经确认的那样，这一点的原因尤其是，正是由于在万向节壳体整个高度上连续的凸起或凹下仍然可能使水或污物进入到球壳与万向节壳体之间。

端面设置在万向节壳体两个端部上的球壳的环卷边也不能完全防止这一点。这一方面涉及到，不能总是保证在突出的球壳环突缘变形成环卷边以后在万向节壳体中使球壳足够地轴向预紧。另一方面如同申请者已经发现的那样，尤其也与球壳与万向节壳体之间的不密封性有关，由于在万向节壳体中在其整个高度上设置的凸起或凹下经常不再提供足够大和光滑的定位面供球壳的相应环卷边使用。

由于一直通到万向节壳体的两个端面的在万向节壳体内表面上的凹下或凸起也可能对经常通过超声波实现的球壳环突缘卷边成环卷边的质量产生不利影响，这同样可能对球壳在万向节壳体中的锚接以及万向节壳体与球壳之间间隙的密封性产生不利影响。

在由上述现有技术已知的球形万向节中产生的对设置在万向节壳体内表面上的贯通的凸起或凹下的另一不利效应是，这些凸起或凹下在现有技术中只能事后通过例如挤压或拉削安置在已经加工完成的万向节壳体上。

在这种事后产生的凸起或凹下中或者由于事后工作过程的不精确性和误差、或者也由于在加工万向节壳体毛坯时产生的不同的材料堆积经常出现沿着万向节壳体的圆周在万向节壳体的内表面上不同高度的凸起或不同深度的凹下。万向节壳体的这种不同的凸起或凹下或者不圆度可能导致球壳与万向节球体之间的不均匀的或增加的径向预应力。

除了与此相关的球形万向节的难以通用以外这一点也导致增加的万向节磨损并由此减少球形万向节的使用寿命或者带来球形万向节提前失效的危险，它尤其在安全性重要的使用中例如在汽车上是不能容忍的。