CN101153626A - 叉槽式等速万向节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叉槽式等速万向节(10)，其包括：杯形外圈(11)、内圈(12)、多个滚珠(13)以及保持架(14)。外圈(11)在其内表面上具有多个围绕外圈(11)的旋转轴线盘绕的外沟槽(11a)。外圈(11)本身具有多个位于外沟槽(11a)后部的约束部(11b)，当各滚珠(13)位于外沟槽(11a)的最内端时，所述约束部(11b)防止滚珠(13)从外沟槽(11a)中掉出。

Description

叉槽式等速万向节

技术领域

本发明涉及一种外圈的沟槽与内圈的沟槽沿圆周方向交叉的叉槽式等速万向节。

背景技术

一种叉槽式等速万向节包括：在其内表面上带有多个外沟槽的外圈；在其外表面上带有多个内沟槽的内圈；位于外沟槽与内沟槽之间的多个滚珠；以及带有多个窗口以将滚珠保持在外圈与内圈之间的保持架。外圈的外沟槽围绕外圈的旋转轴线盘绕，内圈的内沟槽围绕内圈的旋转轴线反向盘绕。外圈通过锻造成形为杯形形状，然后通过切削工具粗略地加工出外沟槽并通过磨削工具进行磨削。磨削工具是球状的，其直径稍大于滚珠的直径，因为滚珠要在沟槽上滚动。因此，为了防止磨削工具干涉杯形外圈的最内端，在磨削外沟槽之前，在各外沟槽的后部以连续方式形成凹形的凹部。各凹部通常是部分球体，其直径大于磨削工具的直径。即凹部具有使滚珠掉入的足够空间。因此，等速万向节具有约束部以防止当等速万向节的连接角达到预定角度时滚珠掉入到凹部中。例如当操作者为了将等速万向节装配到车辆上而将它举起时，可能出现预定角度的连接角。如果等速万向节不具有约束部，外圈可能被与内圈连接的轴保持，以至于一些滚珠可能会掉入到凹部中。在这种情况下，操作者必须拆开并重新组装万向节。

例如，日本实用新型申请公报第H01-69916号，公开了具有金属零件的保护罩或刚性保护罩以限制该连接角。以及日本实用新型申请公报第H06-32755号公开了用于限制该连接角的弹性挡圈。这些现有技术需要例如弹性挡圈或者金属的/刚性的特殊保护罩之类的额外元件，这增加了成本和组装过程的复杂性。

发明内容

根据本发明，叉槽式等速万向节包括：杯形外圈、内圈、多个滚珠以及保持架。外圈在其内表面具有多个围绕外圈的旋转轴线盘绕的外沟槽。内圈以可滑动的方式设置在外圈内从而能够在外圈的旋转轴线方向上运动，并且在其外表面具有多个围绕内圈的旋转轴线盘绕的内沟槽。滚珠设置在外沟槽与内沟槽之间的内、外沟槽的交叉点处，以在沟槽上滚动。保持架设置在外圈与内圈之间，并且具有多个保持滚珠的窗口。外圈本身具有多个位于外沟槽后部的约束部，当各滚珠位于外沟槽的最内端时，所述约束部防止滚珠从外沟槽中掉出。

附图说明

参照下面结合附图对优选实施方式所做的详细描述，可以更好地理解本发明的各种目的、特征以及多个附加优点，其中：

图1是根据本发明第一实施方式的叉槽式等速万向节的纵剖图，

图2是第一实施方式的外圈的纵剖图，

图3是沿图2的线A-A的局部放大图，

图4是第一实施方式中磨削一个外沟槽的解释性剖面图，

图5是根据本发明第二实施方式的局部放大剖面图，

图6是第二实施方式中磨削一个外沟槽的解释性剖面图，以及

图7是根据本发明第三实施方式的局部放大剖面图。

具体实施方式

参照图1至图4描述关于本发明第一实施方式的叉槽式等速万向节。如图1所示，等速万向节10包括外圈11、内圈12、滚珠13、保持架14以及保护罩15。

如图1和图2所示，外圈11形成为杯形形状(类似于带有底部的圆筒形形状)。外圈11在其内表面具有多个外沟槽11a。外沟槽11a围绕外圈11的旋转轴盘绕并且外沟槽11a的中心线是直的。如图2所示，交替的外沟槽11a以相对的方式盘绕。例如，相邻的外沟槽11a和11a在外圈11的一端彼此接近但是在外圈11的另一端彼此分离。在外圈11的内表面上，凹形的凹部11b连续成形在外沟槽11a的后部(图2中的左侧)。凹部11b将在后面描述。

如图1所示，内圈12是圆筒形的并且与轴20的一端连接。内圈12的最外表面12a从纵剖方向上看成形为近似圆弧，即近似部分球体。内圈12在其外表面具有多个内沟槽12b。内沟槽12b围绕内圈12的旋转轴盘绕并且内沟槽12b的中心线是直的。交替的内沟槽12b以相对的方式盘绕。例如，相邻的内沟槽12b和12b在外圈11的一端彼此接近但是在外圈11的另一端彼此分离。在内圈12的内表面具有花键孔12c以与轴20一端的花键轴接合。内圈12以可滑动的方式设置在外圈11内以沿外圈11的旋转轴线方向运动。从径向上来看，内圈12的内沟槽12b与外圈11的外沟槽11a交叉。

滚珠13设置在外圈11的外沟槽11a与内圈12的内沟槽12b之间，以在圆周方向与沟槽11a、12b接合并且在纵向上在沟槽11a、12b上滚动。滚珠13设置在外沟槽11a与内沟槽12b的交叉点处。具体地讲，滚珠13设置在外沟槽11a的中心线与内沟槽12b的中心线的周向交叉点处。中心线基本上对应于滚珠13中心的轨迹。因此，通过滚珠13在外圈11与内圈12之间传递扭矩。

如图1所示，保持架14是圆筒形的。具体地讲，保持架14的内表面是对应于内圈12的最外表面12a的近似部分球体，并且保持架14的外表面也是近似部分球体。保持架14设置在外圈11与内圈12之间。具体地讲，保持架14设置在外圈11的内表面与内圈12的最外表面12a之间。保持架14具有多个以等角度方式设置的近似方形的窗口14a。窗口14a的数目与滚珠13的数目相同。滚珠插入到窗口14a内。因此，窗口14a保持滚珠13。

保护罩15是风箱状的。保护罩15的一端通过夹具在外圈11的开口端处直接固定到外圈11的外表面。保护罩15的另一端通过另一夹具直接固定到轴20的外表面。因此，保护罩15封闭了外圈11的开口端。

接下来，将参照图3详细描述凹部11b。因为所有的凹部都是相同的，所以下面将描述其中一个凹部11b。图3是沿图2的线A-A的放大截面图，以显示纵向外沟槽11a的剖面图。如图3所示，外沟槽11a的范围是从外圈11的开口到点B处。在磨削外沟槽11a之前，凹部11b以连续的方式通过切削工具成形在外沟槽11a的后部(杯形外圈11的最内侧)。因此，凹部11b成形为从点B(外沟槽11a的最内端)到点C。凹部11b不是沿圆周方向成形在外圈11的内表面上，而是在磨削外沟槽11a之前通过切削成形在外沟槽11a的后部。凹部是非球形的凹面。具体地讲，在外沟槽11a的横向方向上，凹部11b的曲率大于外沟槽11a的曲率，但是在外沟槽11a的纵向上，凹部11b的曲率小于滚珠13的曲率。因此，凹部11b的中心(点B与点C之间的中点)到外圈11的旋转轴线的距离大于凹部11b的最外端(点B)到外圈11的旋转轴线的距离。

在凹部11b的最内端(点C)，具有通过凹部11b的圆周表面形成的突起接触区域5L。即，接触区域51是凹部11b的在凹部距离外沟槽11a最远的一端处的最内处的轮廓。当滚珠13到达外沟槽11a的最内处(图3中的双点画线)时，接触区域(突起)51与滚珠13接触。因此，阻止滚珠13掉入到凹部11b中。也就是说，接触区域51限制滚珠13移动到超越外沟槽11a范围的外圈11的最内处。因此，即使等速万向节10在安装过程中被操作者悬置在最大角度，滚珠13也不会从外沟槽11a中掉出并且不会掉入到凹部11b中。

接下来，将参照图4描述外沟槽11a的磨削过程，图4显示了与图3的放大剖面图相同的部分。外沟槽11a通过图4所示的磨削工具G进行磨削。磨削工具G具有杆G1以及设置在杆G1端部的磨石G2。磨石G2是部分球体，其具有球状部分G21以及平面部分G22。球状部分G21位于杆G1的末端。平面部分G22位于球状磨石G2的末端并与杆G1的轴线Gs垂直。磨石G2的球状部分G21对应于假设球体100，假设球体100的直径是滚珠13直径的1.0至1.1倍，使得平面部分G22位于假设球体100的内侧。

磨削工具G的轴线Gs被设定为与外沟槽11a的中心线成预定角θ3。磨削工具G围绕其轴线Gs旋转并且沿着外沟槽11a的中心线从外圈11的开口移动到其底部，使得外沟槽11a的磨削从开口进行到底部。

当完成外沟槽11a的磨削时，磨削工具G位于如图4所示的外沟槽11a的最内端。此时，由于平面部分G22的存在，磨削工具G不会与接触区域51接触。因此，尽管在外沟槽11a的纵向上凹部11b的曲率小于滚珠13的曲率，还是有足够的空间用于磨削工具G来磨削外沟槽11a。因此，不需要额外的零件作为滚珠13的约束，从而降低了成本。

参照图5和图6，描述根据本发明第二实施方式的叉槽式等速万向节。在图5和图6中，相同/等同的部分将用图1至图4中相同的数字/标号表示，并且那些部分的解释将被省略。

第二实施方式中的凹部11b在磨削外沟槽11a之前通过切削成形在外沟槽11a的后部。从外圈11的旋转轴到凹部11b表面的距离从外圈11的开口侧到其最内侧(图5中从右侧到左侧)逐渐减小。即，在凹部11b中，凹部11b与外沟槽11a之间边界的点B处于距离外圈11的旋转轴最远处。另一方面，凹部11b的最内侧的点D处于距离外圈11的旋转轴最短距离处。凹部11b的整体比外沟槽11a处于距离外圈11的旋转轴更短的距离处。就是说，凹部11b不是凹面，因此滚珠13不会掉入到凹部11b中。因此，防止了滚珠13掉入到凹部11b中。具体地讲，凹部11b具有位于外圈11开口侧的接触区域51以及位于底部侧的深度区域52。接触区域51从图5的点B延伸到点C，以及深度区域52从点C延伸到点D。

接触区域51是半径为R的曲面，在图5的截面图中，其切线对应于外沟槽11a底部。接触区域51距离外圈11的旋转轴线的距离在外圈11底部侧处比在其开口侧处更短。因此，当滚珠13，如图5中的双点画线所示，位于外沟槽11a的最内端时，接触区域51限制滚珠13进一步朝向外圈11的最内端移动。滚珠13被接触区域51阻止，防止其从外沟槽11a中掉出并掉入到深度区域52中。

在外沟槽11a的纵剖面上，深度区域52是条锥线。深度区域52的锥度使其直径朝向外圈11的底部减小。深度区域51相对于外沟槽11a底部的锥角是角θ1(θ1是钝角)。滚珠13在点C处的切线T相对于外沟槽11a底部的锥角是角θ2(θ2是钝角)。在这种情况下，深度区域52的锥角θ1大于切线T的锥角θ2，但是小于180度。在图5中，深度区域52的锥角θ1稍大于切线T的锥角θ2。

接下来，将参照图6描述外沟槽11a的磨削过程，图6显示了与图5的放大剖面图相同的部分。外沟槽11a通过图6所示的磨削工具G进行磨削。磨削工具G具有杆G1以及设置在杆G1端部的磨石G2。磨石G2是部分球体，其具有球状部分G21以及平面部分G22。球状部分G21位于杆G1的末端。平面部分G22位于球状磨石G2的末端并与杆G1的轴线Gs垂直。磨石G2的球状部分G21对应于假设球体100，假设球体100的直径是滚珠13直径的1.0至1.1倍，使得平面部分G22位于假设球体100的内侧。

磨削工具G的轴线Gs被设定为与外沟槽11a的中心线成预定角θ3。磨削工具G围绕其轴线Gs旋转并且沿着外沟槽11a的中心线从外圈11的开口移动到其底部，使得外沟槽11a的磨削从开口进行到底部。图6显示了当外沟槽11a的最内端通过磨削工具G磨削时的情况。在这一刻，磨削工具G的球状部分G21磨削曲率半径为R的接触区域51。换句话说，当球状部分G21的一部分磨削外沟槽11a的最内端时，接触区域51通过球状部分G21的另一部分进行磨削。因此，磨削工具G对接触区域51以及外沟槽11a的最内端同时进行磨削。

当完成了对外沟槽11a以及接触区域51的磨削后，磨削工具G位于如图6所示的外沟槽11a的最内端。此时，由于平面部分G22的存在，磨削工具G不会接触到前面所述的深度区域52。因此，磨削工具G能够对外沟槽11a以及接触区域51进行充分磨削。因此，不需要额外的零件作为滚珠13的约束，从而降低了成本。

参照图7，描述根据本发明第三实施方式的叉槽式等速万向节。图7显示了外沟槽11的放大的局部剖面图。在图7中，相同/等同的部分将用与第一、第二实施方式相同的数字/标号表示，并且那些部分的解释将被省略。与第二实施方式的不同之处仅在于深度区域61，所以将仅对深度区域61进行描述。

在图7中，深度区域61从点C延伸至点D。深度区域61是部分球形凹面，其曲率半径大于滚珠13的曲率半径。当完成外沟槽11a以及接触区域51的磨削后，磨削工具G位于外沟槽11a的最内处。此时，磨削工具G没有与深度区域61接触。因此，磨削工具G能够对外沟槽11a以及接触区域51进行充分磨削。在第三实施方式中，不需要额外的零件作为滚珠13的约束，从而降低了成本。

明显地，通过上面的教导，能够想出本发明的多种改型和变体。因此应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以以此处具体描述之外的其它方式实施。

Claims (9)

1.一种叉槽式等速万向节，包括：

杯形外圈，在其内表面上具有多个围绕外圈的旋转轴线盘绕的外沟槽；

内圈，其以可滑动的方式设置在所述外圈内并且能够沿所述外圈的旋转轴线方向移动，其中所述内圈在其外表面上具有多个围绕内圈的旋转轴线盘绕的内沟槽；

多个滚珠，设置在所述外沟槽与所述内沟槽之间的内、外沟槽的交叉点处，从而在所述外沟槽与所述内沟槽上滚动；以及

保持架，设置在所述外圈与所述内圈之间，所述保持架具有多个保持所述滚珠的窗口；并且

其中所述外圈本身具有多个位于所述外沟槽最内端处、朝向所述杯形外圈的底部定位的约束部，当各滚珠位于所述外沟槽最内端时，所述约束部防止所述滚珠从所述外沟槽中掉出。

2.根据权利要求1所述的叉槽式等速万向节，

其中，每个所述约束部包括位于所述外沟槽最内端的凹形的凹部以及位于所述凹部最内端的突起的接触区域，并且

其中，当所述滚珠位于所述外沟槽最内端时，所述滚珠与所述接触区域接触，以限制所述滚珠朝向所述外沟槽的最内端进一步移动。

3.一种形成叉槽式等速万向节的方法，所述叉槽式等速万向节包括：杯形外圈，在其内表面具有多个围绕外圈的旋转轴线盘绕的外沟槽；内圈，其以可滑动的方式设置在所述外圈内并且能够沿所述外圈的旋转轴线方向移动，其中所述内圈在其外表面具有多个围绕内圈的旋转轴线盘绕的内沟槽；多个滚珠，其设置在所述外沟槽与所述内沟槽之间的内、外沟槽的交叉点处，从而在所述外沟槽与所述内沟槽上滚动；以及保持架，其设置在所述外圈与所述内圈之间，所述保持架具有多个保持所述滚珠的窗口；其中，所述外圈本身具有多个位于所述外沟槽最内端、朝向所述杯形外圈的底部定位的约束部，当各滚珠位于所述外沟槽最内端时，所述约束部防止所述滚珠从所述外沟槽中掉出，所述方法包括以下步骤：

通过成形为部分球体的磨削工具磨削所述外沟槽，所述磨削工具的直径等于或大于所述滚珠的直径，以及

将所述磨削工具的末端设置成平顶，使得当完成各外沟槽的磨削时所述磨削工具不会接触各约束部。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述磨削工具的直径是所述滚珠直径的1.0至1.1倍。

5.一种形成叉槽式等速万向节的方法，所述叉槽式等速万向节包括：杯形外圈，在其内表面具有多个围绕外圈的旋转轴线盘绕的外沟槽；内圈，其以可滑动的方式设置在所述外圈内并且能够沿所述外圈的旋转轴线方向移动，其中所述内圈在其外表面具有多个围绕内圈的旋转轴线盘绕的内沟槽；多个滚珠，其设置在所述外沟槽与所述内沟槽之间的内、外沟槽的交叉点处，从而在所述外沟槽与所述内沟槽上滚动；以及保持架，其设置在所述外圈与所述内圈之间，所述保持架具有多个保持所述滚珠的窗口；其中，所述外圈本身具有多个位于所述外沟槽最内端、朝向所述杯形外圈的底部定位的约束部，当各滚珠位于所述外沟槽最内端时，所述约束部防止所述滚珠从所述外沟槽中掉出，所述方法包括以下步骤：

通过成形为部分球体的磨削工具磨削所述外沟槽，所述磨削工具的直径等于或大于所述滚珠的直径，以及

将所述磨削工具的末端设置成平顶，使得当完成各外沟槽的磨削时所述磨削工具磨削各约束部的一部分。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述磨削工具的直径是所述滚珠直径的1.0至1.1倍。

7.根据权利要求1所述的叉槽式等速万向节，

其中，每个所述约束部包括位于所述外沟槽最内侧的接触区域以及位于所述接触区域最内侧的深度区域，并且

其中，当所述滚珠位于所述外沟槽的最内端时所述滚珠能够与所述接触区域接触，以限制所述滚珠朝向所述外沟槽的最内端进一步移动。

8.根据权利要求7所述的叉槽式等速万向节，

其中，所述深度区域是锥形的，其直径朝向所述外圈的底部减小，并且

其中，所述外沟槽与所述深度区域之间的角度大于当所述滚珠接触所述接触区域时所述外沟槽与所述滚珠的切线之间的角度。

9.根据权利要求7所述的叉槽式等速万向节，

其中，所述深度区域是部分球形的凹面，其曲率半径大于所述滚珠的曲率半径。

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