CN101498341B

CN101498341B - 万向接头

Info

Publication number: CN101498341B
Application number: CN2008101859445A
Authority: CN
Inventors: E·蒙德拉贡; K·A·科兹洛夫斯基
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: EP2072847B1; BRPI0805368A2; AU2008229964B2; AU2008229964A1; EP2072847A3; CN101498341A; EP2072847A2; US20090156319A1; US7887423B2

Abstract

本发明涉及一种万向接头，万向接头包括限定内部开口和在开口内限定沿着纵向轴线延伸的多个凹槽。内部构件布置在开口内并包括与凹槽相对的多个袋口。驱动球布置在相对袋口内并接合向的凹槽。每个袋口和与袋口相对的每个凹槽包括穿过驱动球的球中心的中心轴线。驱动球通过袋口支承并限定袋口接触角度。驱动球同样通过凹槽支承并限定凹槽接触角度。袋口接触角度小于凹槽接触角度以便贴靠凹槽向上压迫驱动球。

Description

万向接头

技术领域

本发明涉及一种用于在驱动轴和从动轴相对铰接时在驱动轴和从动轴之间传递扭矩的万向接头。

背景技术

万向接头领域中的当前发展主要针对通过增加万向接头的传递能力、减小噪音和万向接头的振动来改善万向接头的性能。

美国专利No.4832657(’657专利)披露一种便宜和容易制造的万向接头。万向接头包括外部构件。外部构件限定内部开口和沿着纵向轴线延伸并布置在内部开口内的多个凹槽。每个凹槽平行于所有的其它凹槽和纵向轴线，并且沿着纵向轴线包括直的线性型面。内部构件布置在内部开口内，并且限定与凹槽之一相对的多个孔口。内部构件还限定与纵向轴线同心并延伸通过所述孔口的中央开孔。万向接头还包括具有球形形状的多个驱动球。驱动球之一通过每个孔口支承并在其中转动，并且通过凹槽之一以滚动接合方式支承。中心销布置在中央开孔内并以滚动接合方式接合驱动球。但是，’657专利披露的万向接头没有包括在内部构件相对于外部构件铰接时防止布置在孔口和凹槽之间的驱动球在其中格格作响而由此形成不希望的噪音和振动的结构。

美国专利No.6685571(’571专利)也披露一种便宜和容易制造的万向接头。万向接头包括外部构件。外部构件限定内部开口和布置在内部开口内的多个凹槽。凹槽沿着纵向轴线延伸。内部构件布置在内部开口内，并且限定多个袋口。袋口围绕纵向轴线径向布置，其中每个袋口与凹槽之一相对。’571专利披露的万向接头还包括具有球形形状的多个驱动球。驱动球之一通过袋口之一支承并在其中转动，并且通过凹槽之一以滚动接合方式支承。每个凹槽沿着纵向轴线包括弯曲型面，以便在万向接头铰接的同时保持驱动球与凹槽接触。

发明内容

本发明提供一种万向接头。万向接头包括限定内部开口和布置在内部开口内的多个凹槽的外部构件。凹槽沿着纵向轴线延伸。每个凹槽平行于所有其它凹槽，并且沿着纵向轴线包括直的线性型面。内部构件布置在内部开口内。内部构件限定围绕纵向轴线径向布置的多个袋口。每个袋口与凹槽之一相对。万向接头还包括多个驱动球。每个驱动球包括球形形状，并且在袋口之一内转动。每个驱动球还布置在凹槽之一内。每个驱动球包括球中心和中心轴线。中心轴线延伸穿过每个驱动球的球中心，并且以垂直角度与纵向轴线交叉。每个驱动球沿着环形接触界面接触袋口之一。每个驱动球包括从球中心延伸到环形接触界面的第一袋口径向线以及与第一袋口径向线共面并从球中心延伸到中心轴线相对侧上的环形接触界面的第二袋口径向线。第一袋口径向线和第二袋口径向线限定在第一袋口径向线和第二袋口径向线之间测量的袋口接触角度。每个驱动球还沿着第一线性界面和第二线性界面接触凹槽之一。每个驱动球包括在球中心和第一线性界面之间延伸的第一凹槽径向线以及在中心轴线相对侧上的第二线性界面。第一凹槽径向线和第二凹槽径向线限定第一凹槽径向线和第二凹槽径向线之间测量的凹槽接触角度。袋口接触角度小于凹槽接触角度，以便在内部构件相对于外部构件铰接时，贴靠多个凹槽向上压迫每个多个驱动球。

因此，通过将凹槽接触角度大于袋口接触角度，由此向外压迫驱动球到凹槽内，本发明的万向接头防止不希望的噪音。这可以使用具有直的线性型面的凹槽，这种凹槽制造成本低于现有技术采用的弯曲型面，以便在内部构件相对于外部构件铰接时，减小在袋口和凹槽之间咔咔作响的驱动球造成的不希望的噪音。

附图说明

在结合附图参考以下详细描述来更好理解本发明时，将容易理解到本发明的其它优点，附图中：

图1是万向接头的透视图；

图2是万向接头的分解透视图；

图3是万向接头的横向截面图；

图4是万向接头的纵向截面图；

图5是万向接头的放大局部横向截面图；

图6是内部构件的袋口内的驱动球的放大局部横向截面图；

图7是外部构件的凹槽内的驱动球的放大局部横向截面图；以及

图8是外部构件的凹槽内的驱动球的放大局部平面图。

具体实施方式

参考附图，其中类似的标号在多个视图中表示相应的部件，万向接头总体以20表示。在驱动轴22和从动轴24相对铰接时，万向接头20在驱动轴22和从动轴24之间传递扭矩，即转动运动。

万向接头20包括外部构件26。外部构件26连接到驱动轴22上。外部构件26和驱动轴22可以是相互固定连接以便一起转动运动的分开部件。作为选择，外部构件26和驱动轴22可以整体形成单个部件。

外部构件26限定内部开口28和布置在内部开口28内的多个凹槽30。凹槽30沿着纵向轴线L延伸。每个凹槽30平行于所有其它的凹槽30，并且沿着纵向轴线L包括直的线性型面。最好是，凹槽30围绕纵向轴线L相互径向隔开。凹槽30包括与纵向轴线L横向的截面。凹槽30的截面包括非圆形形状。凹槽30的非圆形截面包括哥特弧形、椭圆形或抛物线。应该理解到凹槽30的非圆形截面还可包括哥特弧形、椭圆形或抛物线以外的形状。

内部构件32布置在外部构件26的内部开口28内。内部构件32连接到从动轴24上。内部构件32和从动轴24可以是相互固定连接以便一起转动运动的分开部件。作为选择，内部构件32和从动轴24可以整体形成单个部件。

内部构件32包括布置在外部构件26的内部开口28内的大致球根形端部34。内部构件32限定球根形端部34处的多个开口28。袋口36相互均匀隔开，围绕纵向轴线L径向布置并与其隔开。每个袋口36与凹槽30之一相对，即具有相同数量的相对袋口36和凹槽30。每个袋口36包括非球形形状。应该理解到袋口36的非球形形状包括与纵向轴线L横向的截面，包括非圆形形状，其中袋口36的截面形状不同于凹槽30的截面形状。袋口36的非球形形状可通过围绕中心轴线C转动的哥特弧形、围绕中心轴线C转动椭圆形或围绕中心轴线C转动抛物线限定。应该理解到袋口36的非球形形状还可通过围绕中心轴线C转动的哥特弧形、椭圆形或抛物线之外的形状限定。

万向接头20还包括多个驱动球38。每个驱动球38包括球形形状，并且在袋口36之一内局部布置和转动。每个驱动球38还局部布置在凹槽30之一内以便与其滚动接合。每个驱动球38包括球中心40和中心轴线C。中心轴线C延伸穿过每个驱动球38的球中心40并以垂直角度交叉纵向轴线L。

每个驱动球38沿着环形接触界面42接触袋口36之一，即袋口36的非球形形状沿着环形接触界面42接合驱动球38的球形形状。由于驱动球38的球形形状不同于袋口36的非球形形状，驱动球38只沿着环形接触界面42接触袋口36，即与驱动球38的中心轴线C同心的环形环。环形接触界面42的位置取决于袋口36的非球形形状。因此，由于驱动球38和袋口36的第二表面区域之间的接触只沿着环形接触界面42，较靠近袋口36的底部的环形接触表面之下的袋口36的第一表面区域以及较靠近袋口36外周边的环形接触表面42之上的袋口36的第二表面区域不接触驱动球38的球形形状。因此，每个袋口36和每个驱动球38较靠近袋口36底部沿着中心轴线C在袋口36和驱动球38之间限定袋口分离距离44。

每个驱动球38包括第一袋口径向线46和第二袋口径向线48。第一袋口径向线46从驱动球38的球中心40延伸到环形接触界面42。第二袋口径向线48与第一袋口径向线46共面并从驱动球38的球中心40延伸到相对于第一袋口径向线46位于中心轴线C的相对侧上的环形接触界面42。第一袋口径向线46和第二袋口径向线48限定在第一袋口径向线46和第二袋口径向线48之间测量的袋口接触角度A。

每个驱动球38沿着第一线性界面50和第二线性界面53接触凹槽30之一，即凹槽30的非圆形截面沿着第一线性界面50和第二线性界面52接合驱动球38的球形形状。由于驱动球38的球形形状不同于凹槽30的非圆形截面，驱动球38沿着两个线性路径接触凹槽30，即第一线性界面和第二线性界面52。这是沿着凹槽30的直的线性型面延伸的两点接触的变型。第一线性界面50和第二线性界面52的位置取决于凹槽30的非圆形截面形状。因此，由于驱动球38和凹槽30之间的唯一接触沿着第一线性界面50和第二线性界面52，较靠近凹槽30底部的第一线性界面50和第二线性界面52之上和之间的凹槽30的第一表面区域以及较靠近凹槽30外边缘的第一线性界面50和第二线性界面52之下的凹槽30的第二表面区域不接触驱动球38的球形形状。因此，每个凹槽30和其中每个驱动球38靠近凹槽30的底部沿着中心轴线C在凹槽30和驱动球38之间限定凹槽分离距离54。

每个驱动球38包括第一凹槽径向线56和第二凹槽径向线58。第一凹槽径向线56在驱动球38的球中心40和第一线性界面50之间延伸。第二凹槽径向线58在驱动球38的球中心40和相对于第一凹槽径向线56在中心轴线C的相对侧上的第二线性界面之间延伸。第一凹槽径向线56和第二凹槽径向线58限定在第一凹槽径向线56和第二凹槽径向线58之间测量的凹槽接触角度。

凹槽接触角度的大小大于(即数值较大)袋口接触角度A，或者反过来说，袋口接触角度A的大小小于(即数值较小)凹槽接触角度。在内部构件32相对于外部构件26铰接时，较小的袋口接触角度A贴靠凹槽30向上压迫每个驱动球38。袋口接触角度A沿着驱动球38的中心轴线C形成向外离开中心轴线L的径向载荷。凹槽接触角度沿着驱动球38的中心轴线C形成朝着纵向轴线L向内的径向载荷。由袋口接触角度A产生的径向载荷大于由凹槽接触角度产生的径向载荷，这是由于袋口接触角度A小于凹槽接触角度。因此，形成净径向载荷，压迫驱动球38向外离开纵向轴线L并进入凹槽30。应该理解到较大凹槽接触角度使得更多载荷在与纵向轴线L的方向上指向，并且因此较小袋口接触角度A沿着中心轴线C形成较高的径向载荷。

保持机构62将内部构件32的球根形端部34和驱动球38保持在外部构件26的内部开口28内。保持机构62可包括通过外部构件26限定在内部开口28的凹口，其中弹簧C形夹布置在凹口内。但是应该注意到保持机构62可包括某些其它的类似装置，能够防止内部构件32离开外部构件26的内部开口28，而不显著干涉内部构件32相对于外部构件26的铰接。

最好是，多个袋口36等于三个袋口36，多个凹槽30等于三个凹槽30，并且多个驱动球38等于三个驱动球38。但是，应该理解到多个袋口36的数量可以等于两个袋口36或大于三个袋口36，多个凹槽30可以等于两个凹槽30或大于三个凹槽30，并且多个驱动球38可以等于两个驱动球38或大于三个驱动球38。

以示例方式描述本发明，并且应该理解到这里使用的术语旨在描述词汇的本质，而没有限制含义。本领域的普通技术人员现在理解到，在以上的教导下可以进行本发明的许多变型和改型。因此应该理解到在所附权利要求的范围内，其中参考标号只出于便利，而不以任何方式作为限制，本发明可以所述特定描述以外的方式实施。

Claims

1.一种万向接头，包括：

限定内部开口和布置在所述内部开口内的多个凹槽的外部构件，所述多个凹槽中的每个沿着纵向轴线延伸，所述多个凹槽中的每个平行于所有其它的所述多个凹槽，并且沿着所述纵向轴线包括直线型表面；

内部构件布置在所述内部开口内，限定围绕所述纵向轴线径向布置的多个袋口，其中所述多个袋口中的每个与所述多个凹槽之一相对；

多个驱动球，各自具有球形形状，并且所述多个驱动球的每个在所述多个袋口之一内转动，并且布置在所述多个凹槽之一内，其中所述多个驱动球中的每个包括球中心和中心轴线，所述中心轴线延伸穿过所述多个驱动球中的每个的所述球中心，并且以垂直角度与所述纵向轴线交叉；

所述多个驱动球中的每个沿着环形接触界面接触所述多个袋口之一，并包括从所述球中心延伸到所述环形接触界面的第一袋口径向线以及与所述第一袋口径向线共面并从所述球中心延伸到所述中心轴线相对侧上的所述环形接触界面的第二袋口径向线，以便限定在所述第一袋口径向线和所述第二袋口径向线之间测量的袋口接触角度，所述多个驱动球中的每个还沿着第一线性界面和第二线性界面接触所述多个凹槽之一，每个驱动球包括在所述球中心和所述第一线性界面之间延伸的第一凹槽径向线，以及在所述球中心和相对于所述第一凹槽径向线在所述中心轴线的相对侧上的所述第二线性界面之间延伸的第二凹槽径向线，以便限定所述第一凹槽径向线和所述第二凹槽径向线之间测量的凹槽接触角度，其中所述袋口接触角度小于所述凹槽接触角度，以便在所述内部构件相对于所述外部构件铰接时，贴靠所述多个凹槽向上压迫所述多个驱动球中的每个。

2.如权利要求1所述的接头，其特征在于，所述多个袋口中的每个包括非球形形状，该非球形形状在所述多个袋口中的每个和其中的所述多个驱动球中的每个之间沿着所述环形接触界面接合所述多个驱动球的所述球形形状。

3.如权利要求2所述的接头，其特征在于，所述多个袋口的所述非球形形状通过围绕所述中心轴线转动的哥特弧形限定。

4.如权利要求2所述的接头，其特征在于，所述多个袋口的所述非球形形状通过围绕所述中心轴线转动的抛物线限定。

5.如权利要求2所述的接头，其特征在于，所述多个袋口的所述非球形形状通过围绕所述中心轴线转动的椭圆形限定。

6.如权利要求1所述的接头，其特征在于，所述多个凹槽包括与所述中心轴线成横向的截面，所述截面具有非圆形形状，该非圆形形状在所述多个凹槽中的每个和其中接合的所述多个驱动球中的每个之间沿着所述第一线性界面和所述第二线性界面接合所述多个驱动球的所述球形形状。

7.如权利要求6所述的接头，其特征在于，所述多个凹槽的所述非圆形截面包括哥特弧形。

8.如权利要求6所述的接头，其特征在于，所述多个凹槽的所述非圆形截面包括椭圆形。

9.如权利要求6所述的接头，其特征在于，所述多个凹槽的所述非圆形截面包括抛物线。

10.如权利要求6所述的接头，其特征在于，所述多个袋口中的每个包括非球形形状，该非球形形状包括与所述中心轴线成横向的截面，所述截面具有非圆形截面，其中所述多个袋口的所述截面不同于所述多个凹槽的所述截面。

11.如权利要求1所述的接头，其特征在于，所述多个袋口等于三个袋口，所述多个凹槽等于三个凹槽，并且所述多个驱动球等于三个驱动球。

12.如权利要求1所述的接头，其特征在于，还包括将所述内部构件和所述多个驱动球保持在所述外部构件的所述内部开口内的保持机构。

13.如权利要求2所述的接头，其特征在于，每个所述袋口和其中的每个所述驱动球沿着所述中心轴线在所述袋口和所述驱动球之间限定袋口分离距离。

14.如权利要求6所述的接头，其特征在于，每个所述凹槽所述袋口和其中的每个所述驱动球沿着所述中心轴线在所述凹槽和所述驱动球之间限定凹槽分离距离。