CN104405781B - 齿环等速万向节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种齿环等速万向节，包括自外而内依次设置的外环、中环组件和内环，外环一端敞口，其内壁呈球面状且对称地设有两条第一内圆弧齿槽，内环的外侧壁呈球面状且对称设有两条第一外圆弧齿，中环组件内、外球面分别与内环、外环的接触面相适配，中环组件的内球面上设有与第一外圆弧齿相适配的第二内圆弧齿槽，中环组件的外球面上设有与第一内圆弧齿槽相适配的第二外圆弧齿。本发明，万向节运动原理完全同等速原理，由于没使用钢球，相邻外圆弧齿与内圆弧齿槽间是线或面接触，极大增加了受力面积，有效减少磨损失效，使动力传递角度较传统万向节大20°，减少车辆转弯半径。
Description
技术领域
本发明涉及万向节，具体涉及齿环等速万向节。
背景技术
传统球笼式等速万向节是由外轮、内轮、保持架及6粒钢球组成的，外轮内腔结构是由6条圆周均匀分布的内圆弧沟槽及1个内球面组成的，内圆弧沟槽的回转中心与内球面的球心有一个偏心距e1,内轮结构是由6条圆周均匀分布的外圆弧沟槽及1个外球面组成的，外圆弧沟槽的回转中心与外球面的球心有一个偏心距e2，保持架通过6粒钢球将内轮和外轮连接在一起，组成一个等速万向节。
但是，这种结构的万向节制造工艺要求较高，圆弧沟槽的形状、相互之间的位置，以及每个沟槽与球面之间的位置，均有较高要求，所以，使用设备多为较贵的专用设备，而且产品本身在工作过程中是钢球单点受力，很容易造成受力点出现很深的压痕，从而出现驱动轴早期异响和震动,并且这种结构的万向节只能达到42°极限转角，再大就会造成钢球脱落，使用起来有很大的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决传统等速万向节制作工艺复杂，使用时钢球容易将与之接触的零件沟道或保持架窗口压出坑痕，造成球笼式等速万向节早期异响和震动失效，且转动角度有限，有一定局限性的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种齿环等速万向节，包括自外而内依次设置的外环、中环组件和内环，所述外环的外侧面上设有沿轴向布置且用于连接动力输出端花键毂的外花键轴，
所述外环一端敞口，其内壁呈球面状且对称地设有两条第一内圆弧齿槽，所述第一内圆弧齿槽的长度方向沿所述外环的轴向设置；
所述内环的外侧壁呈球面状且对称设有两条第一外圆弧齿，所述第一外圆弧齿的长度方向沿所述内环的轴向设置，所述内环的中心设有用于连接动力输入端花键轴的内花键孔；
所述中环组件包括若干个中环，每个所述中环呈球环状，所述中环组件的内、外球面分别与所述内环的外球面、所述外环的内球面相适配，所述中环组件的内球面上设有与所述第一外圆弧齿相适配的第二内圆弧齿槽，所述中环组件的外球面上设有与所述第一内圆弧齿槽相适配的第二外圆弧齿，两条所述第二内圆弧齿槽所处的平面与两条所述第二外圆弧齿所处的平面垂直呈十字交叉；
所述外环的敞口端的内壁上对称地设有两个用于装入所述中环组件的第一工艺槽，
所述中环组件的朝外端的内壁上对称的设有两个用于装入所述内环的第二工艺槽。
在上述方案中，所述中环组件包括一个中环。
在上述方案中，所述中环组件包括两个中环，相邻两个所述中环的内、外球面适配，且在内侧的所述中环的外球面上对称设有两条第三外圆弧齿，所述第三外圆弧齿的长度方向沿对应的所述中环的轴向设置，在外侧的所述中环的内球面上设有与所述第三外圆弧齿适配的第三内圆弧齿槽，且两条所述第三外圆弧齿所处的平面与两条所述第二内圆弧齿槽所处的平面呈60°角交叉设置。
在上述方案中，所述第三外圆弧齿与所述第二外圆弧齿结构相同，所述第三内圆弧齿槽与所述第二内圆弧齿槽结构相同。
在上述方案中，所述第一外圆弧齿与所述第二外圆弧齿结构相同，所述第一内圆弧齿槽与所述第二内圆弧齿槽结构相同。
在上述方案中，所述第一外圆弧齿与所述第二外圆弧齿结构不同，所述第一内圆弧齿槽与所述第二内圆弧齿槽结构不同。
在上述方案中，所述第一工艺槽设置成L型槽，两个所述第一工艺槽之间的距离大于所述中环组件的外球面最大外径，其宽度大于所述中环组件的厚度。
在上述方案中，两个所述第一工艺槽所处的平面与两条所述第一内圆弧齿槽所处的平面垂直。
在上述方案中，所述第二工艺槽设置成矩形槽，两个所述第二工艺槽之间的距离大于所述内环的外球面最大外径，其宽度大于所述内环的厚度。
在上述方案中，两个所述第二工艺槽所处的平面与两条所述第二内圆弧齿槽所处的平面垂直。
本装置，第一外圆弧齿与第二内圆弧齿槽适配，第二外圆弧齿与第一内圆弧齿槽适配，且相邻的球面配合，这样，形成自内而外依次连接结构，形成齿环等速万向节结构。同时，两个第二内圆弧齿槽和两个第二外圆弧齿相当于十字交叉对应垂直布置，使得连接形成的结构更稳固，调节能力更强。
本发明，采用齿环等速万向节，这种结构的万向节运动原理完全同等速原理，即相当于一对可以时刻变换角度的伞齿轮运动副，由于没有使用钢球，相邻的外圆弧齿与内圆弧齿槽之间是线或面接触，极大增加了受力面积，有效减少外圆弧齿及内圆弧齿槽的磨损失效，同时，可以使动力传递角度大于60°，较传统等速万向节的动力传递角度大出20°左右，这样可以有效减少车辆转弯半径。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明外环的左视图；
图3为本发明外环的主视部分剖视图；
图4为本发明中环的左视图；
图5为本发明图4中A-A视图；
图6为本发明内环的左视图；
图7为本发明图6中B-B视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出详细的说明。
如图1至图7所示，本发明提供了一种齿环等速万向节，包括自外而内依次设置的外环、中环组件和内环，外环的外侧面上设有沿轴向布置且用于连接动力输出端花键毂(例如：汽车驱动轮轮毂)的外花键轴。
如图2至图3所示，外环一端敞口，其内壁呈球面状且对称地设有两条第一内圆弧齿槽，第一内圆弧齿槽的长度方向沿外环的轴向设置，第一内圆弧齿槽与外环的内球面同心。
如图6至图7所示，内环的外侧壁呈球面状且对称设有两条第一外圆弧齿，第一外圆弧齿的长度方向沿内环的轴向设置，第一外圆弧齿与内环的外球面同心，内环的中心设有用于连接动力输入端花键轴的内花键孔。
如图4至图5所示，中环组件包括若干个中环，每个中环呈球环状，中环组件的内、外球面分别与内环的外球面、外环的内球面相适配，中环组件的内球面上设有与第一外圆弧齿相适配的第二内圆弧齿槽，中环组件的外球面上设有与第一内圆弧齿槽相适配的第二外圆弧齿，两条第二内圆弧齿槽所处的平面与两条第二外圆弧齿所处的平面垂直呈十字交叉。
外环的敞口端的内壁上对称地设有两个用于装入中环组件的第一工艺槽，第一工艺槽设置成L型槽，两个第一工艺槽之间的距离大于中环组件的外球面最大外径，其宽度大于中环组件的厚度。两个第一工艺槽所处的平面与两条第一内圆弧齿槽所处的平面垂直。
中环组件的朝外端的内壁上对称的设有两个用于装入内环的第二工艺槽。第二工艺槽设置成矩形槽，两个第二工艺槽之间的距离大于内环的外球面最大外径，其宽度大于内环的厚度。两个第二工艺槽所处的平面与两条第二内圆弧齿槽所处的平面垂直。
中环组件包括一个或者两个中环，如果是两个中环，结构设计如下：相邻两个中环的内、外球面适配，且在内侧的中环的外球面上对称设有两条第三外圆弧齿，第三外圆弧齿的长度方向沿对应的中环的轴向设置，在外侧的中环的内球面上设有与第三外圆弧齿适配的第三内圆弧齿槽，且两条第三外圆弧齿所处的平面与两条第二内圆弧齿槽所处的平面呈60°角交叉设置。第三外圆弧齿与第二外圆弧齿结构相同，第三内圆弧齿槽与第二内圆弧齿槽结构相同。在大角度动力传递工矿场合下，可以使用两个中环的结构，在这种结构中，两个中环中的两条第三外圆弧齿所处的平面与两条第二内圆弧齿槽所处的平面呈60°角交叉设置，这样当万向节在大角度工矿条件下工作时，这种设置可以减少每个中环和内环在万向节工作时的运动摆角，运动就会更平稳，从而也减少了各环之间的运动摩擦，提高部件的使用寿命。但是，一般情况下，选择使用一个中环的结构即可满足使用需求，因此，在本实施例中，采用一个中环的结构。
在本装置中，齿和槽的配合还存在如下两种结构：
第一种：第一外圆弧齿与第二外圆弧齿采用相同结构，第一内圆弧齿槽与第二内圆弧齿槽结构也就相同。
第二种：第一外圆弧齿与第二外圆弧齿采用不同结构，第一内圆弧齿槽与第二内圆弧齿槽结构也就不同。
在本实施例中，采用第一种结构，即第一外圆弧齿与第二外圆弧齿相同结构，相应的，第一内圆弧齿槽与第二内圆弧齿槽结构也相同。
本装置，第一外圆弧齿与第二内圆弧齿槽适配，第二外圆弧齿与第一内圆弧齿槽适配，且相邻的球面配合，这样，形成自内而外依次连接结构，形成齿环等速万向节结构。同时，两个第二内圆弧齿槽和两个第二外圆弧齿相当于十字交叉对应垂直布置，使得连接形成的结构更稳固，调节能力更强。
本发明，采用齿环等速万向节，这种结构的万向节运动原理完全同等速原理，即相当于一对可以时刻变换角度的伞齿轮运动副，由于没有使用钢球，相邻的外圆弧齿与内圆弧齿槽之间是线或面接触，极大增加了受力面积，有效减少外圆弧齿及内圆弧齿槽的磨损失效，同时，可以使动力传递角度大于60°，较传统等速万向节的动力传递角度大出20°左右，这样可以有效减少车辆转弯半径。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.齿环等速万向节，包括自外而内依次设置的外环、中环组件和内环，所述外环的外侧面上设有沿轴向布置且用于连接动力输出端花键毂的外花键轴，其特征在于，
所述外环一端敞口，其内壁呈球面状且对称地设有两条第一内圆弧齿槽，所述第一内圆弧齿槽的长度方向沿所述外环的轴向设置；
所述内环的外侧壁呈球面状且对称设有两条第一外圆弧齿，所述第一外圆弧齿的长度方向沿所述内环的轴向设置，所述内环的中心设有用于连接动力输入端花键轴的内花键孔；
所述中环组件包括至少一个中环，每个所述中环呈球环状，所述中环组件的内、外球面分别与所述内环的外球面、所述外环的内球面相适配，所述中环组件的内球面上设有与所述第一外圆弧齿相适配的第二内圆弧齿槽，所述中环组件的外球面上设有与所述第一内圆弧齿槽相适配的第二外圆弧齿，两条所述第二内圆弧齿槽所处的平面与两条所述第二外圆弧齿所处的平面垂直呈十字交叉；
所述外环的敞口端的内壁上对称地设有两个用于装入所述中环组件的第一工艺槽，
所述中环组件的朝外端的内壁上对称的设有两个用于装入所述内环的第二工艺槽。
2.如权利要求1所述的齿环等速万向节，其特征在于，所述中环组件包括一个中环。
3.如权利要求1所述的齿环等速万向节，其特征在于，所述中环组件包括两个中环，相邻两个所述中环的内、外球面适配，且在内侧的所述中环的外球面上对称设有两条第三外圆弧齿，所述第三外圆弧齿的长度方向沿对应的所述中环的轴向设置，在外侧的所述中环的内球面上设有与所述第三外圆弧齿适配的第三内圆弧齿槽，且两条所述第三外圆弧齿所处的平面与两条所述第二内圆弧齿槽所处的平面呈60°角交叉设置。
4.如权利要求3所述的齿环等速万向节，其特征在于，所述第三外圆弧齿与所述第二外圆弧齿结构相同，所述第三内圆弧齿槽与所述第二内圆弧齿槽结构相同。
5.如权利要求1所述的齿环等速万向节，其特征在于，所述第一外圆弧齿与所述第二外圆弧齿结构相同，所述第一内圆弧齿槽与所述第二内圆弧齿槽结构相同。
6.如权利要求1所述的齿环等速万向节，其特征在于，所述第一外圆弧齿与所述第二外圆弧齿结构不同，所述第一内圆弧齿槽与所述第二内圆弧齿槽结构不同。
7.如权利要求1所述的齿环等速万向节，其特征在于，所述第一工艺槽设置成L型槽，两个所述第一工艺槽之间的距离大于所述中环组件的外球面最大外径，其宽度大于所述中环组件的厚度。
8.如权利要求1或7所述的齿环等速万向节，其特征在于，两个所述第一工艺槽所处的平面与两条所述第一内圆弧齿槽所处的平面垂直。
9.如权利要求1所述的齿环等速万向节，其特征在于，所述第二工艺槽设置成矩形槽，两个所述第二工艺槽之间的距离大于所述内环的外球面最大外径，其宽度大于所述内环的厚度。
10.如权利要求1或9所述的齿环等速万向节，其特征在于，两个所述第二工艺槽所处的平面与两条所述第二内圆弧齿槽所处的平面垂直。
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