用于汽车的万向节的制作方法

专利名称：用于汽车的万向节的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车的万向节，其包括外壳，布置在外壳中的 轴承壳，具有轴承区和轴颈区的轴承轴颈，该轴承轴颈通过轴承区可4罢 动地和/或可转动地支承在轴承壳中和至少一个布置在外壳中和构造成 固体的夹紧机构，由该夹紧机构可以改变轴承壳施加至)J轴承区上的机械 应力。万向节，尤其是球形万向节，为了使轴承区或万向节球运动需要一定的扭矩。典型的扭矩为例如约2Nm和有目的地通过球在球壳中的压 配合(过盈)提供，因为即使在很小的磨损之后或很小的公差偏差下就 会形成不允许的游隙。但是在最初的时候所表示的希望是将扭矩减d、到 低于1Nm,以便改善行驶舒适性。但是另一方面也希望扭矩随着车轮频衰减该车轮振动。目前为止这种愿望是这样满i的,";卩采用合成油脂和PUR-轴承壳，因为这样扭矩随着频率的提高而被动地提高。但是其效 果不大(扭矩的提高最大可以达到3倍)并且不总是能够再生。DE10245983A1中^^开了 一种球形万向节，其包括外壳，两个布置 在外壳中的轴承壳件，具有轴颈和万向节球的万向节体，万向节体通过 它的万向节球支承在两个轴承壳件之间，和外壳底板，其安装在背离轴 颈的外壳一侧上。在两个轴承壳件中的第 一轴承壳件和外壳底板之间布 置有可以调节的夹紧装置，借此可以改变使万向节体夹紧在轴承壳件之 间的预紧力。为了改变机械预紧力，夹紧装置可以具有压电元件或液压 元件，如例如液压活塞的。但是这种球形万向节中的预紧力不能够很精细地调节，因为在百分 之一毫米的区域中的运动本身就已经产生很多的扭矩变化。此外，可能 存在的径向间隙不能够被补偿。而且需要对至少一个轴承壳件进^f亍滑动 支承，以便该轴承壳件在另一个轴承壳件上能够往返运动，这对制造精 度提出很高的要求。DE3740442A1 ^Hf了一种球形万向节，其包括外壳，布置在外壳中 的弹性的轴承壳，具有轴颈和万向节球的万向节轴颈，该万向节轴颈通
过它的万向节球支承轴承壳中，和盖子，该盖子封闭背离轴承轴颈的外 壳的开口。在轴承壳中构造成一个或者多个室，室中充填能够流动的介 质和并且与其后连接有压力介质源的阀装置相连接，从而可以实现万向 节球的轴向和径向的调节。此外可以调节翻转力矩和扭矩。这种轴承壳必须制造成空心的并且由此具有相对很薄的壁，其中存 在这样的危险，即有规律地出现在轴承壳中的磨损导致轴承壳壁的裂缝 或孔。当压力介质循环系统受到损坏时，能够流动的介质可能会流出 来，由此可能在外壳中产生轴承轴颈的大的间隙，直到导致球形万向节 不能使用。本发明的任务是改进开头所述类型的万向节，使得扭矩能够精细地调节。这个任务用按照权利要求1的万向节解决。优选的扩展方案在从属 权利要求中给出。本发明的用于汽车的万向节包括外壳，布置在外壳中的轴承壳，具 有轴承区和轴颈区的轴承轴颈，该轴承轴颈通过轴承区可摆动地和/或可 转动地支承在轴承壳和至少一个布置在外壳中和构造成固体的夹紧机 构或夹紧元件或致动器，由其可以改变轴承壳施加到轴承区上的机械应 变形/ ^ a、 〃 。
''、 a ,利用本发明的万向节可以通过夹紧机构使尤其是由塑料制成的轴 承壳变形，这导致从轴承壳施加到万向节区域上的夹紧力的变化。由此 实现扭矩的可精细调节性，因为由夹紧机构在轴承壳上所做的功被部分 地转变成轴承壳的变形和由此仅仅被削弱地或被衰减地用于对扭矩进行影响。作为轴承壳的材料可以采用例如聚曱醛(POM)，聚醚醚酮 (PEEK)，聚亚安酯(PUR),聚酰胺(PA)或这些材料的组合。此外可以放弃用于多件式轴承壳的分开的轴承壳部分的滑动支 承，由此简化了本发明的万向节的结构。还可以应用整体件的轴承壳， 由此可以降低万向节的制造和装配费用。由于夹紧机构构造成固体，因 此轴承壳可以用全材料制成，从而可以避免与用液压流体充填的轴岸义壳 相关联的缺陷。尤其是在将作为固体构造成的夹紧机构嵌入轴承壳时可 以不采用中空的构造。由此轴承壳的受损不会导致液体的压力介质的流 出。即使在轴承壳中有孔或者裂缝时，至少在过渡方式下万向节还可以
进行按照功能的运行。本发明的万向节例如安装在汽车的车轮悬挂装置中和能够构造成 球形万向节，从而由轴承区形成优选万向节球。如果采用整体件的轴承 壳，那么该轴承壳例如设有贴紧在万向节球上的球形支承面，至少一个 大圆位于该球形支承面上，该大圆完全地分布在轴承壳内部和尤其是没 有形成轴承壳的任何边缘。此时该大圆也可以是万向节球上的一个大圆 并且具有它的直径。此外本发明的万向节可以配置角传感器，其优选组 合在万向节中并且可以由它测量轴承轴颈相对于外壳的转动和/或摆 动。夹紧机构能够整体地与轴承壳一起构造成，尤其是组合在轴承壳 中。压电纤维作为夹紧机构适用于这种技术方案，其埋入轴承壳的材料 中。轴承壳为此可以用复合材料制造，如例如用塑料和嵌入其中的并且 形成夹紧机构的压电陶瓷纤维或碳纳米管构成。通过将电压施加到轴承 壳上，可以实现压电纤维的长度变化，从而轴承壳变形和能够改变轴承 壳施加到轴承区上的夹紧力。但是备选地，夹紧机构与轴承壳分开并且 尤其是布置在其在外部。此时夹紧机构优选作用在其第一外表面区并且 例如布置在轴承壳和外壳之间。相对于压电材料的应用和/或碳纳米管的应用，还可以附加地或备选 地采用电致伸缩的和/或磁致伸缩的材料用于夹紧机构或致动器。如果第一外表面区位于垂直于万向节纵轴线延伸的平面上，那么万;施加到万向节区域上的夹;力也;该外来;作用:^果该外来力达到 或者超过一定的数值，那么甚至夹紧作用可能会被轴承壳部分抵消，尤 其是当轴承壳是两件式构造的情况下。由于这种原因，第一外表面区优90。的角。口外表面区尤其是构造成截锥形的:其一中它的对称轴线优选与 万向节的纵轴线重合。此外夹紧机构可以具有斜的，例如截锥形的表面 区和通过该表面区贴在或者作用在第一外表面区上。 当轴承壳设有斜的，例如截锥形构造的第二外表面区时，已经证明 是有利的，其中外壳具有带斜的，例如截锥形构造的内壁区的内壁，第 二外表面区贴紧在该内壁区上。在这一点上，斜的是指，各自的表面，如例如第二外表面区，与万向节的纵轴线夹成大于0°和小于90°的角。
此外，第二外表面区的对称轴线和斜的或截锥形构造的内壁区的对称轴 线优选与万向节的纵轴线重合。两个斜的或截锥形构造的外表面区此时 尤其是以相互间增大的间距逐渐收缩变化。轴承区优选至少部分地位于 在两个外表面区之间。尤其是两个截锥形构造的外表面区中的每个在它 的最小直径的位置上分别包围一个圆表面，其中轴承区至少部分地布置 在这两个圆表面之间。当整体件地构造轴承壳时，该轴承壳能够具有在 两个截锥形构造的外表面区之间的圆柱形的外表面区，其中布置轴承 区。夹紧机构可以是可移动的，可伸长的和/或可缩短的，从而通过夹紧 机构的位置或外部尺寸的变化使轴承壳变形，其导致由轴承壳施加到轴 承区上的机械应力的改变。例如夹紧机构由压电材料制成，该材^f上可 以施加电压，导致夹紧机构的长度变化和由此导致轴承壳变形。但是这 种压电式的夹紧机构必须依据轴承壳的磨损状态重新调节，这在万向节 持续运行时是有缺陷的。由于这种原因，夹紧机构优选是可移动地支承 在外壳中的物体，尤其是活塞，其例如可以由液压调节装置移动。该液 压调节装置具有尤其是液压流体和能够安装在外壳外部，但是优选至少 部分地或甚至完全地组合在外壳中。此外可以设有密封环，其将活塞外 周面相对于外壳内壁密封。液压调节装置可以具有平衡容器，其尤其是充填有液压流体的和例 如用于补偿泄漏损失和/或用于补偿液压调节装置中的液压流体的由温 度决定的容积变化。该平衡容器也能够组合在外壳中和尤其是用弹性的 元件或弹性的覆盖物封闭。借助于优选是液压调节装置来移动物体或活塞具有的优点在于，可 以补偿轴承壳的磨损以及可能由此产生的轴承壳中的轴承轴颈的不希 望的大的游隙。此外能够借助于液压调节装置为轴承轴颈调节一个预先 确定的工作力矩并且甚至能够在轴承壳磨损时维持或跟踪。由此即使在 轴承壳磨损时也能够维持万向节的无间隙性。附加地，可以在万向节中设置力传感器和/或压力传感器，从而可以 实现对液压调节装置的调节，例如用于跟踪工作力矩。压力传感器优选 组合在液压循环系统中，相反，力传感器可以支承在轴承壳和万向节外 壳之间。可移动的物体或活塞与液压调节装置的组合此外具有的优点在
于，液压循环系统中的泄漏在任何情况下不会发生轴承壳的立刻的损 坏，从而万向节即使在液压流体损失时至少过渡性地保持其功能并且如 常规的被动的万向节一样运行(本发明的万向节的故障-安全-特性(Fail - Saife - Eigenschaft))。在活塞和外壳之间可以设有弹性的隔膜，液压调节装置通过该隔膜 作用在活塞上。隔膜优选分布在活塞的背离的轴承壳的一侧上并且尤其 是紧密地固定在例如外壳上，从而可以不设置将活塞的外周面相对于外 壳内壁密封的密封环。液压调节装置可以具有液压流体和一个或多个液压线路或管道，尤 其是带有一个或多个阀，如例如止回阀和/或磁阀。但是液压调节装置优 选具有流变的，例如电流变或；兹流变液压流体作为液压流体，其中至少 一个液压管道被尤其是可以改变的电场或磁场通过。由此可以将一皮电场 或磁场通过的液压管道用作阀，其中液压流体的粘度根据电场或》兹场进 行控制。这种阀也称为流变阀。液压调节装置可以具有液压泵，其优选安装在外壳中并且例如可以 构造成压电隔膜泵。但是还可能的是将液压泵设置在外壳的外部。附加地或备选地，液压调节装置可以具有布置在外壳上面或者内部 的电机以及布置在液压室中的可由该电机移动的主活塞。该尤其是构造 成步进电机的电机能够通过传动机构线性地调节主活塞和由此控制液 压室中用于调节活塞或夹紧机构的压力。电机由此可以构造成线性致动 器，其例如转动一个丝杆，由于该转动，该丝杆或者本身线性地移动或 者使支承在该丝杆上的元件，如例如螺母，线性移动。以下依据优选实施形式参照附图描述本发明。在附图中所示

图1是本发明的球形万向节的一个截面视图，其中示意地示出了四 种实施形式，图2是穿过按照本发明的第五种实施形式的球形万向节的一个截面 视图，图3是穿过按照本发明的第六种实施形式的球形万向节的 一个截面 视图，图4是图3所示实施形式的另一个截面视图，图5是图3所示实施形式的液压调节装置的一个示意视图，图6是通过本发明的万向节的第七种实施形式的一个截面视图，
图7是图6所示实施形式的另一个截面视图， 图8是图3所示万向节的第一种变型和 图9是图3所示万向节的第二种变型。从图1可以看到通过本发明的万向节的一个截面视图，其中同时示 出了四种实施形式并且万向节是球形万向节。具有万向节球1和轴颈区 2的轴承轴颈或球轴颈3通过万向节球或轴承区1可转动地和可4罢动地 沿径向支承在整体件地构造成的轴承壳4中。轴承壳4坐落在具有开口 6的外壳5中，球轴颈3延伸穿过该开口。外壳5具有位于开口6对面 的开口 7，该开口被盖子8封闭。在开口6的区域中，密封匣9通过夹 紧环10固定在外壳5上，密封匣背离开口 6的末端11紧密地贴紧在轴 颈区2上。在外壳5中设有由外壳5的内壁13限定的空隙12。内壁13 具有圆柱形的内壁区14和连接在该内壁区14上的、逐渐收缩变化的， 尤其是锥形的内壁区15。内壁区15在减小与开口 6的间距的方向上逐 渐收缩变化。轴承壳4通过其外周面16贴紧在两个内壁区14和15上， 这样轴承壳4具有贴紧在内壁区14上的圆柱形的外周面区17和贴紧在 内壁区15上的，逐渐收缩变化的，尤其是锥形的外周面区18。外周面 区18此时在减小与开口 6的间距的方向上逐渐收缩变化。整体上用20 表示的球形万向节的纵轴线19在球轴颈3处于未转动的状态下与球轴 颈的纵轴线21重合。按照本发明的第一种实施形式，优选为环形的夹紧机构22在支撑 环23的中间连接下被安装在轴承壳4和盖子8之间。夹紧机构22通过 表面区24贴紧在轴承壳4的外表面区25上，其中支撑环23安装在夹 紧机构22和盖子8之间。夹紧机构22在此处例如构造成可电控的压电 式致动器，它能够通过平行于纵轴线19的长度变化使轴承壳4变形。 由此使轴承壳4施加到万向节球1上的机械应力改变，从而通过夹紧元件的长度变化或通过施加在该夹紧元件上的电压的变化可以调节用于 摆动球轴颈3所需要的扭矩。表面区24和外表面区25此时垂直于纵轴 线19延伸并且尤其是构造成环形面。按照第二种实施形式，优选设置环形的夹紧机构26来取代夹紧机 构22,该环形的夹紧机构安装在支撑环23和轴承壳4之间和通过表面 区27贴紧在轴承壳4的外表面区28上。表面区27和外表面区28构造 成锥形的或截锥形的并且在延长线上与纵轴线19围成的角a为 0°<a<90°。通过两个表面27和28的斜的或锥形的构造实现了尤其是向 球1的中点M方向的才及为有效的力传递。角a此处优选为30°,从而4焦 体的开口角为60。。但是按照一个备选方案，角a例如为60。。同样夹紧 机构26也可以构造成可通过电压控制的压电式致动器，该致动器能够 通过平行于纵轴线19的长度变化使轴承壳4变形和由此改变由轴承壳4 施加到万向节球1上的机械应力。第二种实施形式形成尤其是第一种实 施形式的备选方案。按照第三种实施形式，相对于夹紧机构22或26还附加地或备选地 设有夹紧元件29,它沿径向安装在轴承壳4和外壳5的内壁13之间。 夹紧机构29此时支承在轴承壳4的空隙30中，但也可以备选地安装在 内壁13中构造成的空隙中。借助于夹紧机构29可以建立主要是沿径向 作用在万向节球1上的夹紧力，其中所述径向此处应理解为垂直于纵轴 线19延伸的并且优选与万向节球1的中点M相交的方向。夹紧机构29 可以构造成可通过电压控制的压电式致动器，其能够通过沿径向的长度 变化使轴承壳4变形和由此改变由轴承壳4施加到万向节J求1上的;f几械 应力。按照第四种实施形式，相对于前面的实施形式附加地或备选地可以 完全地或者至少局部地用一种可电变形的复合材料31制造轴承壳，该 复合材料例如由塑料和埋入其中的和构成夹紧机构的压电陶瓷纤维或 碳纳米管组成。通过将电压施加到轴承壳4上可以引起轴承壳本身的变 形或体积变化，导致由轴承壳4施加到万向节球1上的机械应力的改 变。由此轴承壳4本身形成一个致动器。在前四种实施形式中，扭矩的影响被主动地控制，其中尤其是使用了电控制的致动器作为夹紧机构。通过致动器的长度变化或膨胀力被施 加到轴承壳4上和由此施加到万向节球1上，从而可以提高或降低球形 万向节20的运动力矩。致动器此时例如由压电陶瓷、由塑料如例如电 作用的聚合物、由碳化合物，如例如碳納米管(Kohlenstoff-Nano-Rdhrchen )或由 一种例如由前述材料的组合物而组成的复合材津+制成。由于球形万向节20的扭矩可以通过该一个或多个夹紧机构主动地 改变，因此在一定的行驶情况下出现在汽车轮子上的不希望的振动能够 在球形万向节20中^皮衰减。由此该振动不再或者仅仅在^皮衰减的状态 下传递直到汽车内部。此外存在这样的可能性来补偿球形万向节20的
磨损，该磨损是在球形万向节的寿命期间出现的并且可能导致游隙的产 生和由此导致噪音的产生。图2示出了本发明的万向节的第五种实施形式，其中与前面的实施 形式相同的或者类似的特征用与前面的实施形式中的相同标号来表 示。外壳5在位于开口 6对面的一侧上用底板32封闭，其在此处与外 壳5整体地构成。在底板32和轴承壳4之间设有夹紧机构33,其构造 成可以平行于纵轴线19移动的活塞，它的外周面34可移动地引导在外 壳5的内壁13上。在外周面34中设有环形槽35，其中支承密封环36, 它使活塞33相对于内壁13密封。在活塞33和底板32之间构造有液压 室37，它通过接头38和液压管道39与设置在外壳5外部的液压调节装 置40连接。此时液压管道39和液压调节装置40仅仅示意地示出通过液压调节装置40能够将液压流体41引入液压室37或从其中 排出，由此活塞33可以沿着纵轴线19向万向节球1运动或者在离开该 万向节球的方向上运动。由此能够使轴承壳4变形，其导致由轴承壳4 施加到万向节球1上的机械应力的变化。由此通过液压调节装置40可 以实现球形万向节扭矩的变化。液压调节装置40具有由电机42驱动的液压泵43，其一方面与液压 管道39连接，另一方面与充有液压流体41的平衡容器44连接。此外 在平衡容器44和液压管道39之间设有阀45。活塞33具有截锥形的表面区46,其贴紧在轴承壳4的同样是截锥 形的外表面区47上。截锥形的表面区46和47此时在延长线上与纵轴 线19围成的角ot为0°<a<90°,其中角a-30。证明是特别合适的。但是按 照一种备选方案，该角a例如为60。。在表面区47对面，轴承壳4具有 截锥形的外表面区48,其贴紧在外壳5的同样是截锥形的内壁区49上。 两个截锥形的区域48和49此时在延长线上与纵轴线19围成的角J3为 0。<(3<90°，其中角(5=30°证明是特别合适的。但是按照一种备选方案， 该角(3例如为60°。万向节球1或其中点M布置在两个外表面区47和48 之间，其中外表面区47和表面区46这样地对准，使得这两个区域47， 46在与开口 6的间距逐渐增大的方向上逐渐收缩变化。与此相对地，外 表面区48和内壁区49这样地对准，使得该两个区域48， 49在与开口 6 的间距逐渐减小的方向上逐渐收缩变化。在整体上以单件构造成的轴承壳4由此在区域47和48中具有两个
锥形的外轮廓。此外外壳内壁13朝着开口 6方向上在区域49中设计成 锥形。而且活塞33在其面对着轴承壳4的外表面上在区域46中也是构 造成锥形或在那里具有内锥体，其中所以这些锥体表面46, 47， 48， 49 在数值上优选具有相同的相对于纵轴线19的倾斜角ot或p。通过这种布 置克服了两件式轴承壳在完全圆柱形的外壳内表面中的缺陷。通过优选 为约60。的锥体(46， 47， 48, 49 ),球1被轴承壳4从下方和从上方以相同的力均匀地夹紧和将可能存在的径向间隙挤出。夹紧力通过楔形 作用得到加强，其中可以更好地控制相应增大的夹紧行程。此外系统对 外部的轴向力的敏感性大大降低。轴承壳内表面的赤道区域上的空隙76 (参见图6)能够加强该效果，因为此时夹紧力基本上只朝着球中部作 用，尤其是沿着上和下约30。的经度。图3示出了本发明的万向节的第六种实施形式，它是第五种实施形 式的 一种变型，因此相同的或者类似的特征用与第五种实施形式中的相 同标号来表示。与第五种实施形式相反的是，在第六种实施形式中，液 压调节装置被组合在万向节外壳5中，万向节外壳此处是两件式构造的 并且具有上外壳部分50以及下外壳部分51，后者固定在上外壳部分50 上。下外壳部分51封闭在开口 6对面的上外壳部分50的开口 52和由 此形成外壳底板。与活塞33和液压室37共同作用的液压调节装置安装 在下外壳部分51中并且将在下面描述。压电隔膜泵53支承外壳部分51的空隙54中和驱动在外壳部分51 中可移动地引导的和延伸到液压室55中的泵活塞56，泵活塞能够由泵 53在箭头P的方向和反方向上移动，由此可以改变液压室55的容积。 如果泵活塞56沿着箭头P的方向运动，则液压室55的容积减小，从而 引入该室中的液压流体57通过液压通道58流入液压室37中。由此活 塞33在箭头Q方向上移动，使得轴承壳4变形和由此提高由轴承壳4 施加到万向节球1上的机械应力。液压室55中设有阀59，用该阀能够 阻止液压流体57从液压室37回流到液压室55。此外充填有液压流体57 的平衡容器60安装在外壳部分51的空隙61中并且由弹性的覆盖物82 封闭，其通过盖子62固定在外壳5上。图4示出了第六种实施形式沿着图3中的截面线79的截面图，其 中位于液压室55后面的液压室63用虛线表示出。液压室63通过开口 64与液压室55连接和通过液压管道65与平衡容器60连接。此外液压室63具有阀66，其在泵活塞56沿着箭头P方向运动时能够阻止液压流 体57从液压室55通过开口 64，通过液压室63和通过液压管道65流入 平^f室60。两个阀59和66可以构造成止回岡的，其中可以设置优选构 造成尤其是小型电磁阀的附加的阀67 (参见图5)和附加的液压线路 68, 69 (参见图5),从而压力流体或液压流体能够从液压室37排出。 备选地，还可以采用一种电或》兹流变液体作为液压流体57,它的粘度可 通过电场或》兹场控制。阀59和66此时可以构造成所谓的"流变阀"和 产生磁场或电场，该磁场或电场穿过通道77和78通过，从而根据该场 的强度的大小，液压流体可以流过通道77和/或78或者该流到被阻止。 在该情况下，用于从液压室37排放压力的附加的阀67以及管道68， 69就不是必需的了。图5示出了按照第六种实施形式的液压调节装置或液压循环系统的 --个示意^L图，其中阀59和66优选构造成流变阀，其允i-乍液压流体57 在两个方向上通流。对于阀59和66仅仅构成止回阀的情况，设有附加 的阀67以及两个附加的管道68， 69并且用虚线表示。附加的阀67此 时通过管道68与液压室37连接和通过管道69与平衡容器60连接。按照第六种实施形式建议将压力的产生直接地结合在球形万向节 外壳5中。这是可以实施的，因为实际上没有或者仅仅有极少的输送容 积受到影响(最大lcm3加上压力介质的可压缩性)和所需的压力相当 小(<100巴，平均最大50巴)。除了在外部布置电机、泵、阀和管道 外，还可以采用安装在球形万向节20的下外壳部分51或盖子中的压电 隔膜作为泵53。该泵通过电压产生振动和往复泵送位于活塞56前面的 液压流体。为了产生泵送作用，泵室具有两个接头通道或连接部， 一个 通向平衡容器60和另一个通向在轴承壳4下面的活塞33上的液压室 37。在该两个连^矣部中可以设有止回阀59， 66,其在活塞56的每个^亍 程中可以实现一次抽吸和泵送，而不只是往复地4,动液体57。小型》兹阀 67可以与液压室37连4妻，以排出该室37中的压力。但是备选地也可以 使用流变液体作为压力介质57，其中两个阀59和66构造成流变阀。在 该情况下，通向平衡容器60和液压室37的连接部可通过电场或磁场控 制，其以节拍或者以与压电隔膜的振动相同的节拍交替地闭锁或释放液 压流体57的流动。连接部具有非常小的直径(1-3 mm)和设置在下外 壳部分51中。其直径约大于万向节球1的直径的活塞33将被自动地加 载上该压力。但是由于活塞33的面积比活塞56的面积大约100倍，因 此也产生了比通过压电作用还能够达到的轴向力大约100倍的压力。活 塞33的行程非常小(例如最大0.3 mm)，但是足够a使由轴承壳4施 加到万向节球1上的力这样地提高，直到万向节球1不运动为止。在流 变液体作为液压流体57和设置流变阀59， 66的情况下，不需要用于排 出室37中的压力的附加的阀67,因为两个通道77和78为了液压流体 57的通过可以被接通，其方法是例如减小或降低流过流变阀59, 66的 和用于建立》兹场的电 流o通过将压电泵53组合在球形万向节外壳5中和使用流变液体作为 液压流体57能够无级地，尤其是在每个位置上非常精细地调节球形万 向节20的扭矩。压电泵53的振动频率可以选择得很高，其中在压电隔 膜和两个流变阀59， 66之间的同步可以毫无问题地实现。效率很高和 由于高的频率其运行时间很小。此外压电隔膜可以用于测量压力和例如 在控制电路中作为压力传感器使用。图6示出了本发明的万向节的第七种实施形式，它是第五种实施形 式的一种扩展，其中液压调节装置组合在球形万向节外壳5中。第七种 实施形式尤其是第六种实施形式的一种备选方案，其中相同的或类似的 特征用第五种和第六种实施形式中的相同的标号表示。外壳5具有上外壳部分50和固定在上外壳部分50上的下外壳部分 51。在下外壳部分51中构造有液压室55,其通过液压管道"与在活塞 33下面的液压室37连接。在液压室55中主活塞56沿着箭头P的方向 和反方向可移动地^皮引导，从而通过主活塞56的运动可改变液压室55 的容积。在液压室55中i殳有液压流体57，它在主活塞56沿着箭头P的 方向运动时通过液压管道58流入液压室37并且将活塞33沿着箭头Q 的方向抬起。主活塞56具有其中支承密封环71的环形槽70，该密封环 使主活塞56相对于液压室55的内壁密封。主活塞56通过传动机构72 与固定在下外壳部分51上的电机73连接。电机73尤其是设计为电动 的步进电机，它能够移动与主活塞56连接的线性主轴75。此外在下外 壳部分51的空隙61中设有填充了液压流体57的和用弹性的覆盖物82 封闭的平衡容器60，它借助于保持器62固定在下外壳部分51上。平衡 容器60通过通道74与液压室55连接，其中依据主活塞56所处的位置， 通道74可以被打开或关闭。在打开的状态下，通道74在平衡容器60
和液压室55的用液压流体57充填的容积之间形成液压连4秦。在该通道 74关闭的状态下，该液压连接被中断。如在第六种实施形式中，按照第七种实施形式，压力的产生直接地 组合在球形万向节外壳5中，这依据在第六种实施形式中的同样的理由 是可以实现的。尤其可能的是设置具有组合的线性主轴75的小型步进 电机73，它能够在箭头P的方向上和反方向上往复移动主活塞56。这 种具有线性主轴75的步进电机73可以作为商品低成本地购得。主活塞56优选具有3-5 mm的小的直径，其位于下外壳部分51 的液压室或孔55中。主活塞56具有尤其是15-30 mm的行程。孔55 通过通道58与室37和由此与活塞33连接。其直径约大于万向节球1 的直径的副活塞33 ^皮自动地加上相同的压力。^旦是由于副活塞的面积 比主活塞56的面积大约100倍，因此也产生大于约100倍的压力。虽 然副活塞33的行程中比主活塞56的行程小于约IOO倍，但是它足够将 球形万向节20扭矩或摩擦力矩提高直不到运动为止。为了降低液压室 37中的压力不需要任何阀。压力的降低是这样实现的，即步进电机73 被向后转动，其导致主活塞56在箭头P的反方向上运动。平衡室60只 是在主活塞56的驶入的位置上连接在液压循环系统中，并且仅仅用于 补偿泄漏损失和与温度相关联的压力波动。所述驶入的位置此时是指主 活塞56在箭头P的反方向移动这样的距离，直到通过通道74在平衡容 器60和液压室55的容积之间形成液压连接的位置。与第五种和第六种实施形式相比，可以取消阀和压力传感器。此外 可以实现所需管道和罗紋连接件的减少。球形万向节20的扭矩能够无 级地，非常精细地在每个位置上调节。效率损失非常小，虽然能够不费 力地达到一百倍的》丈大(Verstarkung )。将液压循环系统组合在J求形万 向节20中使得需要的压力介质的量减少到最小程度，尤其是减少到对压力介质的压缩性的必需的平衡量。图7示出了图6的实施形式沿着截面线79的截面视图，其与第六种实施形式相比具有明显简化的结构。图8和9显示了图3所示实施形式的变型，其中相同的和类似的特 征用相同的标号表示，如在第六种实施形式中那样。在布置在上外壳部 分50中的活塞33和下外壳部分51或外壳底板之间设有弹性的隔膜 80, 从而通过液压通道58可以^接近的液压室37构造在隔膜80和外壳 底板51之间。如果液压室37通过液压通道58供入液压流体57，那么 隔膜80就扩展并且在箭头Q方向上挤压活塞33。弹性的隔膜80优选 紧密地固定在外壳5上，从而在该变型中可以取消从图3可以看见的用 于将活塞33相对于外壳内壁13密封的密封环36。此外隔膜80能够一 直延伸至在活塞33的外周面34和外壳内壁13之间的区域中。按照图8所示的第一种变型，隔膜80固定在外壳5的内壁13中的 环形槽81中。但是备选地，隔膜80也能够固定在上外壳部分50和下 外壳部分51之间，尤其是夹紧在那里，这可以从图9中看见。此外按照图9，力传感器83布置在在轴承壳4和外壳5之间，它提 供代表由轴承壳4施加到万向节球1上的实际的机械应力的信号。力传 感器83由此打开了一种实现对液压调节装置进行调节的可能性。备选 地，力传感器也可以构造成压力传感器和例如组合在液压循环系统中。 压力传感器为此支承在例如液压室55中或由泵53的压电隔膜形成。虽然这些变型作为第六种实施形式的扩展进行了描述，但是在其它 实施形式中也可以在活塞33和外壳底板32或51之间设置弹性的隔膜， 从而在那里也能够取消密封环36。此外力传感器或压力传感器的使用在 所有实施形式中都是可能的。 标号表1 万向节球2 轴颈区3 轴承轴颈/球轴颈4 轴承壳5 外壳6 外壳中的开口7 外壳中的开口8 盖子9 密封匣10 夹紧环11 密封匣的末端12 外壳空隙13 外壳的内壁14 圆柱形的内壁区15 逐渐收缩变化的内壁区16 轴承壳的外周面17 轴承壳的圆柱形的外周面区18 轴承壳的逐渐收缩变化的外周面区19 球形万向节的纵轴线20 3求形万向节21 J求轴颈的纵轴线22 夹紧机构23 支撑环24 夹紧机构的表面区25 轴承壳的外表面区26 夹紧机构27 夹紧机构的表面区28 轴承壳的外表面区29 夹紧机构30 空隙 31复合材料制成的轴承壳区域32 外壳底板33 夹紧机构/活塞34 活塞的外周面35 环形槽36 密封环37 液压室 38接头39 液压管道40 液压调节装置41 液压流体42 电机43 液压泵44 平衡容器45 阀46 活塞的截锥形的表面区47 轴承壳的截锥形的外表面区48 轴承壳的截锥形的外表面区49 外壳的截锥形的内壁区域50 上外壳部分51 下外壳部分52 外壳开口53 泵54 下外壳部分中的空隙55 液压室56 泵活塞/主活塞57 液压流体58 液压通道59 阀60 平衡容器或 - 室61 下外壳部分中的空隙62 盖子/保持器 63 液压室64 液压室中的开口65 液压管道66 阀67 附加的阀68 附加的液压管道69 附加的液压管道70 环形槽71 密封环72 传动机构73 电机74 通道75 线性主轴76 空隙77 通道78 通道79 线80 弹性的隔膜81 外壳中的槽82 弹性的覆盖物83 力传感器或压力传感器 a 角P 角M 万向节球的中点P 箭头Q箭头权利要求
1. 用于汽车的万向节，包括外壳(5)，布置在外壳(5)中的轴 承壳(4)，具有轴承区(l)和轴颈区(2)的轴承轴颈(3),该轴承 轴颈通过轴承区(1 )可摆动地和/或可转动地支承在轴承壳(4)中和至 少一个布置在外壳(5)中和构造成固体的夹紧机构(33)，由该夹紧 机构可以改变轴承壳(4)施加到轴承区(1)上的机械应力，其特征在 于，轴承壳(4)至少是分区域地弹性地构造成并且可由夹紧机构(33) 弹性地变形。
2. 按照权利要求1的万向节，其特征在于，夹紧机构(33)安装 在在轴承壳(4)外部并且作用在轴承壳(4)的第一外表面区(47)上。
3. 按照权利要求2的万向节，其特征在于，第一外表面区(47) 构造成截锥形。
4. 按照权利要求2或3的万向节，其特征在于，夹紧机构(33) 具有至少一个截锥形的表面区(46)并且通过该截锥形的表面区作用在 第一外表面区(47)上。
5. 按照权利要求3或4的万向节，其特征在于，轴承壳(4)具有 构造成截锥形的第二外表面区(48)，其中外壳(5)具有带构造成截 锥形的内壁区(49)的内壁(13),第二外表面区(4"贴紧在该内壁 区上。
6. 按照权利要求5的万向节，其特征在于，轴承壳(4)的两个构 造成截锥形的外表面区(47, 48)以相互间逐渐增大的间距逐渐收缩变 化。
7. 按照权利要求5或6的万向节，其特征在于，轴承区(l)至少 部分地布置在轴承壳(4)的两个外表面区(47， 48)之间。
8. 按照前面权利要求中之一的万向节，其特征在于，夹紧机构(22, 26， 29， 31 )具有碳纳米管或压电的、电致伸缩的或磁致伸缩的材料。
9. 按照前面权利要求中之一的万向节，其特征在于，夹紧机构(33) 是可移动地支承在外壳(5)中的活塞。
10. 按照权利要求9的万向节，其特征在于， 一个液压调节装置至 少部分地安装在外壳(5)中，由该液压调节装置可以使活塞(33)在 外壳(5)中移动。
11. 按照权利要求10的万向节，其特征在于，液压调节装置具有电流变或》兹流变液压流体(57)和至少一个液压管道(77)，其#1电场 或/f兹场穿过。
12. 按照权利要求10或11的万向节，其特征在于，液压调节装置 具有布置在外壳(5)上面或内部的液压泵(53)。
13. 按照权利要求10至12中之一的万向节，其特征在于，液压调 节装置具有布置在外壳(5)上面或内部的电机(")和主活塞(56)， 该主活塞可以由电才几(73)移动。
14. 按照权利要求10至13中之一的万向节，其特征在于，在活塞 (33)和外壳(5)之间设置有弹性的隔膜(80)。
15. 按照权利要求10至14中之一的万向节，其特征在于，液压调 节装置具有组合在外壳(5)中的平衡容器。
16. 按照权利要求15的万向节，其特征在于，平衡容器(60)具有弹性的覆盖物(82)。
17. 按照权利要求IO至16中之一的万向节，其特征在于，液压调节装置完全地组合在万向节中。
18. 按照前面权利要求中之一的万向节，其特征在于，万向节是球 形万向节(20)和万向节区域是万向节球(1 )。
19. 按照前面权利要求中之一的万向节，其特征在于，轴承壳(4) 是整体件地构造成的。
20. 按照前面权利要求中之一的万向节，其特征在于，在外壳(5) 中设有压力传感器和/或力传感器(83)。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车的万向节，包括外壳(5)，布置在外壳(5)中的轴承壳(4)，具有轴承区(1)和轴颈区(2)的轴承轴颈(3)，该轴承轴颈通过轴承区(1)可摆动地和/或可转动地支承在轴承壳(4)中和至少一个布置在外壳(5)中和构造成固体的夹紧机构(33)，由该夹紧机构可以改变轴承壳(4)施加到轴承区(1)上的机械应力，其中轴承壳(4)至少是分区域地弹性地构造成并且可由夹紧机构(33)弹性地变形。
文档编号F16C11/06GK101147006SQ200580049233
公开日2008年3月19日 申请日期2005年3月22日 优先权日2005年3月22日
发明者A·米勒, F·巴德, J·斯浦拉特, M·埃索, M·雷克蒂恩 申请人:Zf腓特烈港股份公司