滑动单元和具有滑动单元的万向轴.pdf

本发明涉及一种滑动单元以及一种具有这种滑动单元的万向轴。该滑动单元通过一个外部件和一个可在该外部件中在轴向方向上滑动的内部件构成，该外部件和该内部件各具有一些滚动轨道，所述滚动轨道具有一些设置在其中的用于传递转矩的滚珠。

权利要求书
1.  滑动单元，尤其是用于万向轴，该滑动单元具有：一个管状的外部件，在该外部件的内表面上至少局部地设置有外部滚动轨道；一个可在该外部件中在轴向方向上滑动的内部件，在该内部件的外表面上至少局部地设置有内部滚动轨道；以及一些滚珠，这些滚珠为了传递转矩各设置在彼此成对地配置的外部滚动轨道和内部滚动轨道中，其特征在于：该外部件通过给定破裂部位与一连接区段相连接，该连接区段的内直径大于或基本上等于该外部件的外直径。

2.  根据权利要求1的滑动单元，其特征在于：该给定破裂部位构造成一个在径向方向上设置在该外部件的内表面与该连接区段的外表面之间的连接区域。

3.  根据权利要求1或2的滑动单元，其特征在于：该给定破裂部位通过收缩部、缺口、孔或类似的材料削弱部来构成。

4.  根据权利要求1至3中一项的滑动单元，其特征在于：这样设计该外部件、该连接区段和该给定破裂部位，使得在超过一个在轴向方向上作用在该外部件上的确定的力时该给定破裂部位失效并且该外部件可滑动到该连接区段中。

5.  根据权利要求1至4中一项的滑动单元，其特征在于：在该外部件、该连接区段上和/或该给定破裂部位上设置有一个盖，该盖使该外部件在朝该连接区段的方向上封闭。

6.  根据权利要求5的滑动单元，其特征在于：该盖通过一个另外的给定破裂部位固定在该外部件、该连接区段上和/或第一给定破裂部位上。

7.  万向轴、尤其是车辆纵轴，具有至少一个根据上述权利要求中一项的滑动单元并且具有至少一个与所述至少一个滑动单元的连接区段相连接的轴管，该轴管的内直径大于或基本上等于所述至少一个滑动单元的外部件的外直径。

8.  根据权利要求7的万向轴，其特征在于：设置有至少两个各具有一个轴管的轴区段，这些轴区段通过一个中间万向节彼此相连接并且这些轴区段在它们的背离该中间万向节的端部上具有一个变速器侧万向节或一个差速器侧万向节。

9.  根据权利要求8的万向轴，其特征在于：该变速器侧万向节、该差速器侧万向节和该中间万向节设计成固定式万向节，尤其是设计成配合轨道式万向节，它们的保持架在各自的配合轨道式万向节的外部轮毂中被导向。

10.  尤其是根据权利要求7至9中一项的万向轴，具有两个通过一个构造成同步固定式万向节的中间万向节无相对转动地彼此相连接的轴区段，其中，在每个轴区段的背离该中间万向节的端部上各设置有一个同步固定式万向节，其中，设置有两个滚子滑动单元并且这些滚子滑动单元中至少一个设置在该中间万向节附近。

11.  根据权利要求10的万向轴，其特征在于：这两个轴区段可在轴向方向上彼此相对运动。

12.  根据权利要求10或11的万向轴，其特征在于：设置有两个配置给该中间万向节的并且设置在该中间万向节附近的滚子滑动单元。

13.  根据权利要求10的万向轴，其特征在于：这两个滚子滑动单元中一个配置给该中间万向节并且设置在该中间万向节附近，这两个滚子滑动单元中另一个配置给轴区段端部上的同步固定式万向节中的一个并且设置在该一个同步固定式万向节附近。

14.  根据权利要求13的万向轴，其特征在于：两个滚子滑动单元配置给同一个轴区段。

15.  根据权利要求13的万向轴，其特征在于：两个滚子滑动单元配置给不同的轴区段。

16.  根据权利要求10至15中一项的万向轴，其特征在于：第二滑动单元的内部件与该中间万向节的内部轮毂相连接并且第一滑动单元的内部件与该中间万向节的外部轮毂相连接。

17.  根据权利要求7至16中一项的万向轴，其特征在于：一个滑动单元的、尤其是第一滑动单元的内部件支承在一个中间轴承中。

18.  根据权利要求7至17中一项的万向轴，其特征在于：这两个轴区段至少局部地构造成管状，其中，设置在每个轴区段的背离该中间万向节的端部上的同步固定式万向节各以其外部轮毂与这些轴区段相连接。

说明书滑动单元和具有滑动单元的万向轴
技术领域
本发明涉及一种滑动单元，该滑动单元具有：一个管状的外部件，在该外部件的内表面上至少局部地设置有外部滚动轨道；一个可在该外部件中在轴向方向上滑动的内部件，在该内部件的外表面上至少局部地设置有内部滚动轨道；以及一些滚珠，这些滚珠为了传递转矩各设置在彼此成对地配置的外部滚动轨道和内部滚动轨道中。此外，本发明涉及一种具有滑动单元的万向轴。
背景技术
这种滑动单元例如已由DE 198 31 010 C2、DE 198 31 016 C2或DE 19911 111 C1公开，用于补偿例如安装在机动车传动系中的轴的、装配所需的和/或工作中产生的伸缩式滑动。超过在这种滑动单元中设定的标准的、在工作中或在装配期间可能的滑动行程，不设定并且不可进行滑动单元或与滑动单元相连接的轴的进一步轴向接近。
在机动车的正面撞击事故中，取决于事故的严重程度，整个车辆有时强烈地被压缩。由此也在车辆纵轴上作用一个有时显著的轴向负荷。因此，为了可靠避免轴弯出或挤入到乘客舱中，需要允许驱动轴轴向缩短。在公知滑动单元中，这仅可在非常小的范围内实现，由此可能导致纵轴弯出并且由此导致车辆乘员遭受危险。
另外，在DE 199 43 880 C1中提出了一种驱动装置，在该驱动装置中，纵向驱动轴的两个轴区段通过一个中间万向节彼此相连接。在此这样设计这两个轴区段的直径，使得这些轴区段在事故中可伸缩式地彼此嵌套地滑动。为此，中间万向节的保持架设计成给定破裂部位，该给定破裂部位在撞击事故中失效并且由此可使两个轴区段彼此嵌套地滑动。附加地，变速器侧万向节和差速器侧万向节构造成滑动式万向节。尤其是在对于装配和/或工作中需要驱动轴的无破坏的较大轴向长度变化的应用情况中，所述公知驱动装置中滑动式万向节的相对小的无破坏的滑动行程被证实是不利的。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种滑动单元以及一种万向轴，该滑动单元和该万向轴可在超过预确定的轴向力时实现很大程度上无力的轴向长度缩短，并且由此要避免轴或轴区段不受控制地弯出。
本发明的另一个任务在于，特别紧凑地设计一种同步固定式万向节以及削减重量并且降低万向轴中的残余不平衡。另外，要使作用在中间轴承上的轴向力显著降低并且使中间轴承的振动特性得到改善，由此也使噪声产生降低。此外，本发明的任务在于，特别廉价地设计万向轴并且使用尽可能多相同的构件。此外，要简化装配和拆卸，其中，也要允许不同的装配顺序。
根据本发明，该任务在开头所述类型的滑动单元中基本上这样来解决：外部件通过给定破裂部位与一连接区段相连接，该连接区段的内直径大于或基本上等于外部件的外直径。由此实现：在正面撞击事故中，给定破裂部位由于作用在滑动单元上的轴向力而断开，由此，外部件可滑动到连接区段中和必要时与该连接区段相连接的空心的轴管中。为了可实现外部件在连接区段中很大程度上无力地滑动，在此优选连接区段的内直径大于或至多等于外部件的外直径。作为对此的替换方案，有意义的可以是，在碰撞时在滑动单元长度变化期间吸收变形能量。这可这样来实现：连接区段或与该连接区段邻接的管轴必要时在插入区段后面构造得比外部件的外直径稍小。于是，外部件虽然仍可可靠地插入到连接区段中而无需担心弯出，但在此碰撞能量附加地得到衰减。这例如也可这样来实现：连接区段的内表面和/或外部件的外表面设置有相对易于变形的肋或类似突出部。
但根据本发明的滑动单元可在任意情况下实现当滑动单元由于超过确定的力而变形时确定的方向预值。滑动单元的给定破裂部位失效时的力可被确定地调节。因为在根据本发明的滑动单元中整个外部件与被接收在该外部件中的内部件一起可滑动到连接区段中和必要时连接在该连接区段上的管轴中，所以可实现非常大的碰撞行程。但为此例如在轴区段构造成涨管(Stülprohr)时不需要必须设置各个轴区段的不同的并且尤其是较大的管直径。根据本发明的滑动单元的结构空间由此可保持很小。
根据本发明的一个优选实施形式，给定破裂部位构造成一个在径向方向上设置在外部件的内表面与连接区段的外表面之间的连接区域。为了使给定破裂部位容易断开，外部件与连接区段之间的过渡例如可用很小的曲率半径来实现。也可设计横截面为S形或Z形的给定破裂部位。
作为对此的替换方案或附加于此，给定破裂部位可通过收缩部、缺口、孔和/或类似的材料削弱部来构成。通过这种措施可按照要求调节给定破裂部位失效时的力。
在此这样设计外部件、连接区段和给定破裂部位，使得在超过一个在轴向方向上作用在外部件上的确定的力时给定破裂部位失效并且外部件可滑动到连接区段中，以便实现大的碰撞行程。
如果在外部件、连接区段上和/或给定破裂部位上设置有一个盖，则可使外部件在朝连接区段的方向上封闭。盖由此可作为用于内部件的止挡使用，由此，该内部件在工作中以及在碰撞时不从外部件滑动出来。但盖也可通过一个另外的给定破裂部位固定在外部件、连接区段上和/或第一给定破裂部位上，由此在碰撞时附加地使盖分开并且可使内部件从外部件滑动出来。这可与滑动单元和连接在该滑动单元上的部件的构型相关地实现附加滑动行程。
另外，本发明所基于的任务通过一种万向轴来解决，该万向轴尤其是可作为车辆纵轴使用并且具有至少一个滑动单元和至少一个与滑动单元的连接区段相连接的轴管，该轴管的内直径大于或基本上等于所述至少一个滑动单元的外部件的外直径。原则上由此应允许滑动单元的外部件几乎无力地滑动到万向轴中。但如果在滑动单元滑动到轴管中时要进行碰撞力的确定的衰减，则这可通过上述措施来实现。
根据一个优选实施形式，在根据本发明的万向轴中，设置有至少两个各具有一个轴管的轴区段，这些轴区段通过一个中间万向节彼此相连接。轴区段在它们的背离中间万向节的端部上具有一个变速器侧万向节或一个差速器侧万向节。优选变速器侧万向节、差速器侧万向节和中间万向节设计成固定式万向节，尤其是设计成配合轨道式万向节，它们的保持架在各自的配合轨道式万向节的外部轮毂中被导向。在万向轴的该实施形式中因此可使用三个至少基本上结构相同的万向节，由此使万向轴的制造成本降低到最低程度。此外，与滑动式万向节相比，这些固定式万向节中每一个都适用于在工作中允许各个轴区段或连接在这些轴区段上的构件之间的特别大的角度。固定式万向节作为具有在外部轮毂中被导向的保持架的配合轨道式万向节的构型可实现在工作中可靠性良好的同时特别经济的制造。
与在先所述特征无关，在一个根据本发明的万向轴中设置有两个滚子滑动单元，这些滚子滑动单元中至少一个配置给中间万向节并且设置在该中间万向节附近，由此，两个轴区段可在轴向方向上彼此相对运动。通过将滚子滑动单元设置在远离变速器输出端或差速器输入端的部位上，不仅滚子滑动单元而且同步固定式万向节可设计得特别紧凑。这使得重量显著削减并且由于质量较小也使得残余不平衡很小。根据本发明的万向轴在工作中的噪声产生由此可降低。
作用在中间轴承上的轴向力也显著降低，因为至少一个滚子滑动单元设置在中间万向节附近并且由此设置在中间轴承附近。这种轴向力解耦也使得工作中的噪声降低。此外，在万向轴的根据本发明的该构型中中间轴承不具有轴向挠性，由此，可能的噪声产生也由于中间轴承的振动特性而降低。
在本发明构思的进一步构型中提出，在该万向轴中设置有两个配置给中间万向节的并且设置在该中间万向节附近的滚子滑动单元。如果两个滚子滑动单元基本上定位在万向轴的中部，则对于万向轴可使用三个结构相同的同步固定式万向节。根据本发明的万向轴由此仅由数量非常少的不同部件构成，这由于相同件原理而使成本显著节约。
为了使在万向轴连接在变速器或差速器上的区域中存在的质量降低到最低程度，滚子滑动单元相对于连接部位尽可能大距离地大致设置在万向轴的中部。由此，在该万向轴中至多外部的同步固定式万向节的保持非常小的质量以销轴的可能存在的最小回转偏差仍对整个系统的可能不平衡作出贡献。
在万向轴的该构型中，与传统万向轴相比也简化了装配。因此，两个轴区段可在轴向方向上彼此相对滑动，由此可实现非常大的移动行程。这使得装入和拆开长度非常小，由此对装配和拆卸明显有利。另外，视其它要求和车架条件而定可使用不同的装配顺序。此外，也可首先通过中间轴承在车辆底板上进行装配。
根据本发明的另一个实施形式，两个滚子滑动单元中一个配置给中间万向节并且设置在该中间万向节附近，两个滚子滑动单元中另一个配置给变速器侧同步固定式万向节或差速器侧同步固定式万向节并且设置在该变速器侧同步固定式万向节或差速器侧同步固定式万向节附近。在此，两个滚子滑动单元或者可配置给同一个轴区段或者可各设置在一个不同的轴区段上。在这两个实施形式中各保证两个轴区段可彼此相对在轴线方向上移动并且至少一个滚子滑动单元定位在中间万向节附近。
一个特别紧凑的万向轴可这样来实现：第二滑动单元的内部件与中间万向节的内部轮毂相连接并且第一滑动单元的内部件与中间万向节的外部轮毂相连接。第二滑动单元的内部件在此甚至可与中间万向节的内部轮毂构造成一体或直接插接在该内部轮毂中。也可用相同方式将中间万向节的外部轮毂与第一滑动单元的内部轮毂构造成一体。但在此优选这样的实施形式，在该实施形式中第一滑动单元的内部件与中间万向节的外部轮毂的罩相连接。
在本发明构思的进一步构型中提出，一个滑动单元的、优选第一滑动单元的内部件支承在一个中间轴承中。中间万向节由此通过例如固定在车辆底板总成上的中间轴承来保持，而配置给中间万向节的两个滑动单元在工作中以及在装配期间的轴向振动可得到补偿。
出于削减重量的原因以及为了轴在正面撞击事故时的可伸缩性，万向轴的两个轴区段至少局部地构造成管状。在此优选的是，设置在每个轴区段的背离中间万向节的端部上的同步固定式万向节、即变速器侧固定式万向节或差速器侧固定式万向节各以其外部轮毂与轴区段相连接。在此，变速器侧固定式万向节或差速器侧固定式万向节的内部轮毂可设置有型廓化的接收开口，由此，变速器输出端销轴或差速器输入端销轴可无相对转动地插接到内部轮毂中。这可实现与公知法兰连接相比简化的装配。
为了避免不平衡，万向轴典型地在制造结束时经受平衡处理。在公知万向轴中连接通过法兰连接即在大直径上进行，在此，在这种公知万向轴中问题在于，仅在轴安装在车辆中时在连接部位上才产生的可能的回转偏差尽管万向轴平衡品质高也作为单个分量对整个系统的平衡品质起干扰作用。在根据本发明的万向轴中，在连接部位上的定中直接通过插接在同步固定式万向节的内部轮毂中的销轴来实现。这使得不平衡通过借助于销轴连接的改善的定中而显著降低。由此也可使工作中产生的噪声降低。
此外，在这种套插解决方案中取消法兰使得在同步固定式万向节中重量削减。此外，具有插接连接的同步固定式万向节的非常紧凑的构型提高了其它车辆部件的构型自由度并且使得结构空间减小。中间万向节也可用相同方式装备以内部轮毂，该内部轮毂例如可实现与滚子滑动单元插接连接。
附图说明
从下面对实施例和附图的说明中也得到本发明的进一步构型、优点和应用可能性。在此，所描述和/或附图所示的所有特性本身或以任意组合而与其在权利要求中的总结或其回引无关地成为本发明主题。附图表示：
图1  根据本发明的万向轴的纵向剖面，
图2  根据本发明的滑动单元的外部件的纵向剖面，
图3  在事故之后根据图2的外部件的纵向剖面。
具体实施方式
图1中所示的万向轴包括一个第一轴区段1和一个第二轴区段2，该第一轴区段和该第二轴区段各构造成空心的轴管。这两个轴区段1和2通过中间万向节3彼此相连接，该中间万向节在所示实施形式中设计成配合轨道固定式万向节(Gegenbahnfestgelenk)。第一轴区段1的背离中间万向节的变速器侧端部与一个变速器侧万向节4相连接。以相同的方式，轴区段2的背离中间万向节3的差速器侧端部与一个差速器侧万向节5相连接。在此，变速器侧万向节4和差速器侧万向节5也构造成配合轨道固定式万向节。
给中间万向节3配置一个第一滑动单元6和一个第二滑动单元7，中间万向节3通过该第一滑动单元与第一轴区段1相连接，中间万向节3通过该第二滑动单元与第二轴区段2相连接。另外，给中间万向节3配置一个中间轴承8，该中间轴承在所示实施形式中可通过一个弹性元件固定在车辆底板总成上。中间轴承8在此定位在第一滑动单元6上。
配合轨道固定式万向节3、4和5各具有一个内部轮毂9，所述内部轮毂设计成套筒，在变速器侧万向节4和差速器侧万向节5中，轴颈或轴端部可插入到该内部轮毂中。在内部轮毂9的外表面上构造有内部滚动轨道。此外，配合轨道固定式万向节各具有一个外部轮毂10，在所述外部轮毂的内表面中构造有外部滚动轨道。在例如DE 102 09 933 B4中描述的那样构造的滚动轨道中设置有用于传递转矩的滚珠。滚珠在此被接收在保持架的窗中，该保持架在配合轨道固定式万向节的外部轮毂10、尤其是外部轮毂10的保持架定中面中被定中和导向。
两个滑动单元6和7各具有一个内部件11和一个外部件12，内部件11可在该外部件中滑动。在内部件11的外表面上以及在外部件12的内表面上各构造有内部滚动轨道13或外部滚动轨道14，这些内部滚动轨道或这些外部滚动轨道至少基本上在轴向方向上延伸。在所示实施形式中，在彼此成对地配置的内部滚动轨道13和外部滚动轨道14中设置有多个用于传递转矩的滚珠15，这些滚珠在一个保持架中被导向。
第二滑动单元7的内部件11如图1中所示与中间万向节3的内部轮毂9相连接。第一滑动单元6的内部件11与一个罩16相连接，该罩包围中间万向节3的外部轮毂10并且无相对转动地与该外部轮毂相连接。以此方式，两个滑动单元6和7配置给中间万向节3并且设置在该中间万向节附近，由此，两个轴区段1和2的轴向运动通过滑动单元6或7补偿并且不通过中间万向节3传递。
如从图2的视图中可看到的那样，为了使滑动单元7的外部件12与第一轴区段2相连接，在外部件12上构造有一个连接区段17。连接区段17在此通过在所示实施形式中径向延伸的给定破裂部位18与外部件12相连接。给定破裂部位18可具有材料削弱部，例如收缩部、缺口、孔或类似结构。
在所示实施形式中，第二轴区段2的轴管的内直径和连接区段17的内直径大于第二滑动单元7的外部件12的外直径。以相同的方式，第一滑动单元6与第一轴区段1的轴管也通过一个连接区段17和一个给定破裂部位18相连接。在第一滑动单元6中外部件12的外直径也小于第一轴区段1或连接区段17的内直径。
两个滑动单元6和7的外部件12通过盖19封闭，该盖例如与外部件12通过电子焊接相连接。与图2中所示实施形式不同，盖19也可与给定破裂部位18或连接区段17相连接。内部件11在外部件12中的滑动行程通过盖19限制。盖19与外部件12之间的连接部分也可构造成给定破裂部位。
如果现在例如由于事故而使一个大的轴向力作用在轴区段1和2上以及由此也作用在滑动单元6和7的外部件12上，则在滑动单元6和7的滑动行程结束之后这两个滑动单元的各自的给定破裂部位18失效，如图3中所示。由此，每个滑动单元的外部件12可基本上无力地在相应的轴区段1或2中滑动。
由此避免万向轴弯出，因为滑动单元6和7在轴区段1或2中被导向。因为两个滑动单元6和7总体上具有大的轴向长度，所以在两个给定破裂部位18的这种由事故造成的失效的情况下可实现非常大的附加滑动行程(碰撞行程)，而不会导致车辆乘员遭受危险。