CN104832553A - 等速接头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种等速接头(10)，该等速接头(10)包括内部构件(14)。内部构件(14)具有保持相应辊子组件(30)的保持件(28)。每个保持件(28)具有保持抵靠在对应的一个辊子组件(30)的内部辊子(48)的内周壁表面上的接触区域和从内部辊子(48)的内周壁表面间隔开的非接触区域。例如，接触区域由第一至第四突出部(32，36，40，44)形成，非接触区域由第一至第四凹部(34，38，42，46)形成。与第一突出部(32)和第三突出部(40)相切的假想切线(L1，L3)与相应的引导凹槽(20)的纵向方向平行地延伸。与第二突出部(36)和第四突出部(44)相切的假想切线(L2，L4)垂直于引导凹槽(20)的纵向方向延伸。

Description

等速接头
技术领域
本发明涉及一种用于将来自第一传动轴的旋转驱动力传输到第二传动轴的等速接头，该等速接头介于第一传动轴和第二传动轴之间。
背景技术
汽车被布置成将由内燃机、电马达等产生的旋转驱动力通过诸如驱动轴等的驱动力传动轴传输到轮胎。在这种情况下，当轮胎通过所传输的旋转驱动力而旋转时，汽车被驱动。
等速接头介于驱动力传动轴之间。等速接头将驱动力传动轴互连，使得驱动力传动轴能够围绕其各自轴线旋转。
一种已知类型的等速接头是三球销等速接头。这种三球销等速接头包括具有带底杯状部的外部构件以及装配至驱动力传动轴的远端的内部构件。由内部构件的保持件保持的辊子在限定于所述带底杯状部的内壁表面中的相应引导凹槽内旋转的同时滑动。当驱动力传动轴以规定工作角度倾斜时，这些辊子响应于内部构件在外部构件内的倾斜而在引导凹槽内倾斜。
一般来说，三球销等速接头通过如上所述的旋转、滑动和倾斜来操作。当辊子倾斜时，辊子受到引导凹槽的约束。在辊子被约束的同时滑动时，在导向凹槽的壁表面与辊子之间发生滑动，因而导致滑动阻力增加。在辊子旋转时滑动阻力也增加。
这种滑动阻力的增加是造成振动和噪音的原因。日本特开专利公报No.2011-501068(PCT)公开了一种具有辊子组件的等速接头，其中每个辊子组件都包括内部辊子和外部辊子，外部辊子通过介于之间的滚针轴承安装在内部辊子上。内部辊子的旋转受到内部构件的保持件的限制。
发明内容
根据日本特开专利公报No.2011-501068(PCT)公开的技术，保持件在一个接触点保持与内部辊子的内周壁表面接触。因此，旋转驱动力通过所述接触区域传输。由于应力集中在所述接触区域处，因此所述接触区域往往在早期阶段就经受疲劳。换言之，根据已公开的技术，无法容易地确保等速接头的耐用性。
本发明的主要目的是提供一种能够降低滑动阻力的等速接头。
本发明的另一个目的是提供一种等速接头，其中能够保持该等速接头的耐用性。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种等速接头，该等速接头介于第一传动轴和第二传动轴之间，用于将来自所述第一传动轴的旋转驱动力传送到所述第二传动轴。该等速接头包括：联接至所述第一传动轴的外部构件，该外部构件具有限定在其侧壁表面中的多个引导凹槽，所述引导凹槽以规定间隔彼此分隔开，并且在所述外部构件的轴向方向上延伸；联接至所述第二传动轴并插入在所述外部构件中的内部构件，该内部构件具有环状构件和从所述环状构件分别伸入到所述引导凹槽内的多个保持件；以及分别可旋转地安装在所述保持件上的多个辊子组件，所述辊子组件中的每个辊子组件都包括内部辊子和外部辊子，所述外部辊子通过介于所述外部辊子和所述内部辊子之间的滚动构件布置在所述内部辊子外部并安装在所述内部辊子上。所述保持件中的每个保持件都具有保持抵靠在所述内部辊子的内周壁表面上的多个接触区域以及与所述内部辊子的内周壁表面间隔开的多个非接触区域，所述接触区域和所述非接触区域交替地布置。另外，所述接触区域至少包括：平行区域，其中所述平行区域的假想切线平行于所述引导凹槽的纵向方向延伸；和垂直区域，其中所述垂直区域的假想切线相对于所述引导凹槽的纵向方向垂直地延伸。
根据本发明，在等速接头的内部构件的每个保持件上，作为与内部辊子的内周壁表面保持接触的接触区域设置有其中假想切线平行于外部构件中的引导凹槽的纵向方向延伸的平行区域以及其中假想切线垂直于引导凹槽的纵向方向延伸的垂直区域。通过这种布置，由从保持件的径向中心朝向其中一个平行区域作用的力以及从保持件的径向中心朝向其中一个垂直区域作用的力产生了合成矢量。该合成矢量在内部辊子上产生了夹紧力。由于防止了内部辊子和保持件之间发生的滑移，减小了滑动阻力，由此降低了与之相当量的滑动阻力。因此也降低了推力阻力。
由于有两个接触区域(包括平行区域和垂直区域)，因此分散了应力。因而，防止了保持件在早期阶段就变得疲劳和磨损。
由于以上描述的原因，所述等速接头减小了滑动或推力阻力，并且保持了等速接头的耐用性。
所述保持件中的每个保持件优选在平面图中看时具有十字形形状。在等速接头的操作过程中，内部辊子的内周壁表面与保持件(即，耳轴)的侧壁之间的接触点从一对平行区域和垂直区域变化到另一对平行区域和垂直区域。因此，与只有一对平行区域和垂直区域保持抵靠在内部辊子的内周壁表面上的布置相比，防止了保持件遭受过度疲劳并变得磨损。因此，确保了等速接头的高耐用性。
所述垂直区域优选包括侧壁表面，当在沿着穿过所述垂直区域和所述保持件中的每个保持件的径向中心的线截取的剖切平面中看时，所述侧壁表面具有笔直形状。在这种情况下，所述垂直区域和所述内部辊子的内周壁表面保持点对点接触。因此，在第二传动轴以工作角度倾斜时，等速接头顺畅地操作。
所述内部辊子的内径优选在比其高度的大致中间部分更靠近所述环状构件的部分处最小。因此，内部辊子具有较低重心，这使得内部辊子的周向振荡最小。结果，减小了摩擦阻力，这还有助于减小推力阻力。
附图说明
本发明的以上和其他目的、特征和优点将从如下结合附图给出的描述变得更为清楚，在附图中以图示实施例的方式示出了本发明的优选实施方式。
图1是根据本发明的一个实施方式的等速接头的横向剖视图，该视图是沿着垂直于等速接头的轴向方向的线截取的；
图2是等速接头的沿着其轴向方向的局部剖视的侧视图；
图3是其上安装有辊子组件的耳轴的平面图；
图4处于拆卸状态的辊子组件和耳轴的分解立体图；
图5是沿着图3的线V-V截取的剖视图；
图6是沿着图3的线VI-VI截取的剖视图；
图7是沿着图3的线VII-VII截取的剖视图；
图8是示出了一个矢量的图，该矢量代表假定耳轴采取假想圆柱体形式时在内部辊子和耳轴以单个接触点彼此接触时作用的力；
图9是示出了一个矢量的图，该矢量代表假定耳轴采取假想圆柱体形式时在内部辊子和耳轴以两个接触点彼此接触时作用的力；以及
图10是示出了在每个相应的相位角处在图8所示的结构中产生的推力阻力和在图9所示的结构中产生的推力阻力的曲线图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明的优选实施方式的等速接头。
图1以横向剖视图示出了根据本发明的一个实施方式的等速接头10，该视图是沿着垂直于等速接头的轴向方向的线截取的。图2以局部剖视的侧视图示出了沿着其轴向方向的等速接头。在图1中，箭头X表示外部构件12的宽度或横向方向。在图2中，箭头Y表示等速接头10的纵向方向。X方向和Y方向彼此垂直。
等速接头10包括外部构件12和内部构件14。外部构件12具有带底的杯状部16以及从带底的杯状部16的底部的外表面伸出的没有图示的轴。例如，诸如变速器的旋转轴之类的第一传动轴(没有示出)联接至外部构件12的轴。带底的杯状部16具有限定在其中的带底孔18，该带底孔18沿着图2中所示的Y方向即沿着等速接头10的纵向方向延伸。带底孔18包括限定在其内周侧壁表面中的三个引导凹槽20(参见图1)。引导凹槽20以规定间隔相互间隔开，并且在外部构件12的轴向方向上延伸。
如图2所示，内部构件14装配在第二传动轴22(例如，驱动轴)的远端上，并且插入带底孔18内。更具体地说，内部构件14包括其中限定有孔26的环状构件24，其中第二传动轴22压配合在孔26中。孔26由环状构件24的内壁表面限定，其具有形成在其上的没有图示的齿。第二传动轴22具有侧壁表面，该侧壁表面也具有形成在其上的没有图示的齿。环状构件24的内壁表面上的齿和第二传动轴22的侧壁表面上的齿保持彼此啮合接合。
内部构件14包括环状构件24和接合至环状构件24的三个耳轴28(参见图1)，这三个耳轴用作分别伸入到三个引导凹槽20内的保持件。辊子组件30分别可旋转地安装在耳轴28上。
图3以平面图示出了其中一个耳轴28，辊子组件30可旋转地安装在该耳轴28上。图4以分解立体图示出了处于拆卸状态下的耳轴28和辊子组件30。图3和4中所示的X方向和Y方向分别与图1中所示的X方向和Y方向对应。
下面将详细描述耳轴28的形状。耳轴28包括依次布置的第一突出部32、第一凹部34、第二突出部36、第二凹部38、第三突出部40、第三凹部42、第四突出部44和第四凹部46。更具体地说，所述突出部和所述凹部交替布置。耳轴28具有外侧壁表面，该外侧壁表面在其径向方向上具有波状形状，使得耳轴28在平面图中看时具有大致十字形形状(参见图3)。
只有耳轴28的第一突出部32、第二突出部36、第三突出部40和第四突出部44的弯曲侧表面被保持抵靠在辊子组件30的内部辊子48的内周壁表面上。另一方面，耳轴28的限定第一凹部34、第二凹部38、第三凹部42和第四凹部46的表面与内部辊子48的内周壁表面间隔开。第一突出部32、第二突出部36、第三突出部40和第四突出部44用作抵靠在内部辊子48的内周壁表面上的接触区域，而第一凹部34、第二凹部38、第三凹部42和第四凹部46用作非接触区域，该非接触区域与内部辊子48的内周壁表面间隔开，即保持不抵靠内部辊子48的内周壁表面。
如图3所示，假想切线L1、L2、L3和L4与第一突出部32、第二突出部36、第三突出部40和第四突出部44相切地绘制。第一突出部32的假想切线L1和第三突出部40的假想切线L3平行于Y方向延伸，而第二突出部36的假想切线L2和第四突出部44的假想切线L4平行于X方向延伸。由于X方向垂直于Y方向，所以假想切线L2、L4垂直于Y方向。
第一突出部32和第三突出部40用作平行区域，在该平行区域中，假想切线L1、L3与引导凹槽20的纵向方向平行地延伸。第二突出部36和第四突出部44用作垂直区域，在该垂直区域中，假想切线L2、L4垂直于引导凹槽20的纵向方向延伸。相对于耳轴28，用作平行区域的第一突出部32和第三突出部40以及用作垂直区域的第二突出部36和第四突出部44被保持抵靠在内部辊子48的内周表面上。
图5、6和7是分别沿着图3的线V-V、线VI-VI和线VII-VII截取的剖视图。如图3所示，所有的线V-V、线VI-VI和线VII-VII均穿过耳轴28的上端面的中心点O。此外，如从图5可以看出，用作非接触区域的第一凹部34和第三凹部42与内部辊子48的内周表面间隔开。
如图6所示，第一突出部32和第三突出部40中的每个突出部都具有从环状构件24的附近的近端到其远端的基本恒定的半径。因此，如作为沿着穿过中心点O和第三突出部40的线VI-VI截取的剖视图的图6中所示，耳轴28的侧壁表面具有笔直形状。
如图7所示，第二突出部36和第四突出部44中的每个突出部都具有在环状构件24附近的近端与其高度的大致中间部分之间的最大直径。从最大直径部分到近端，第二突出部36和第四突出部44的曲率半径逐渐减小，使得第二突出部36和第四突出部44以较大曲率半径呈弧形形状。从最大直径部分到远端，第二突出部36和第四突出部44的曲率半径逐渐减小，从而第二突出部36和第四突出部44以较小曲率半径成弧形形状。
辊子组件30具有内部辊子48和采用空心筒的形式的外部辊子52，该外部辊子52通过滚针轴承50装配在内部辊子48上，该滚针轴承50包括位于内部辊子48和外部辊子52之间的多个小圆柱形辊子。如图4至7所示，内部辊子48的内周壁表面在下部径向向内鼓出，该下部比其高度的大致中间部分略微靠近环状构件24(位于耳轴28的近端)。换言之，内部辊子48的内径在比其高度的大致中间部分略低的部分处最小。内部辊子48的内周壁表面的最小内径部分被保持抵靠在第一突出部32、第二突出部36、第三突出部40和第四突出部44上。
内部辊子48的内径略微大于耳轴28的外径。因此，在实践中，内部辊子48的内周壁表面和耳轴28的侧壁表面在由第一突出部32和第二突出部36表示的两个部位处或在由第三突出部40和第四突出部44表示的两个部位处保持彼此接触。
外部辊子52具有限定在其内周壁表面中的环状凹槽54。卡簧56装配在环状凹槽54内，从而将保持环58牢固地定位在外部辊子52中。滚针轴承50的小圆柱形辊子通过保持环58和外部辊子52的凸缘60滚动地保持在外部辊子52中。
根据当前实施方式的等速接头10基本上如上述那样构成。下面将描述该等速接头10的操作和优点。
当第一传动轴围绕其轴线旋转时，其旋转驱动力通过接合在外部构件12中的相应引导凹槽20中的耳轴28传输到内部构件14。旋转驱动力被进一步传输到装配在内部构件14中的第二传动轴22，使得第一传动轴和第二传动轴22在相同方向上旋转。
如果第二传动轴22以规定的工作角度倾斜，则第二传动轴22采取图2中所示的姿态。此时，每个辊子组件30都在被引导凹槽20约束的同时沿着引导凹槽20中的对应一个引导凹槽20滑动。
如果内部辊子48和耳轴28通过单个接触点保持彼此接触，则当辊子组件30沿着引导凹槽20移动时，接触点弧形地沿着图8中所示的圆周路径(该圆周路径还代表耳轴28的侧壁表面)移动，图8以平面示出了采取假想圆柱体形式的耳轴28。如图8所示，当接触点位于从外部辊子52和引导凹槽20的内壁表面之间的接触点延伸的线上时，作用力矢量与传输转矩的方向对齐。
此时，在辊子组件30和耳轴28之间没有作用夹紧力。换言之，在内部构件14或第二传动轴22的运动方向上并不产生力，该力将导致辊子组件30和耳轴28之间发生滑移。换言之，产生了不可忽略量的滑动阻力，由此致使滑动阻力增加。
然而，如上所述，通过根据当前实施方式的等速接头10，内部辊子48和耳轴28在由第一突出部32和第二突出部36表示的两个部位处或在由第三突出部40和第四突出部44表示的两个部位处保持彼此接触。例如，如图9(图9是采取假想圆柱体形式的耳轴28的平面图)所示，如果内部辊子48和耳轴28在第一突出部32和第二突出部36处保持彼此接触，则作用力的矢量分别与转矩传输方向和运动方向对齐。通过将这些矢量彼此相加而获得合成矢量。
因此，夹紧力作用在辊子组件30和耳轴28之间。防止了在辊子组件30和耳轴28之间产生滑移，或换言之滑动阻力。因此，与图8所示的情况相比，滑动阻力下降了与之相当的量。
如图10所示，推力阻力也与滑动阻力的降低相当地降低。此外，由于内部辊子48和耳轴28在上述两个部位处保持彼此接触，因此应力得以分散，由此防止耳轴28遭受过度疲劳或变得磨损。
而且，内部辊子48的内径在位于比其高度的大致中间部分略低的部分处最小。因此，内部辊子48具有低重心，这使得内部辊子48的周向振荡最小。结果，摩擦阻力得以减小，从而进一步有助于推力阻力的减小。
即使接触点从第一突出部32和第二突出部36移动到第三突出部40和第四突出部44，等速接头10也基本以与上述相同的方式操作。由于接触点在等速接头10的操作过程中移动，因此防止了耳轴28和内部辊子48变得局部磨损。
根据当前实施方式，等速接头10所产生的推力阻力减小，同时保持了等速接头10的耐用性。
本发明不限于以上实施方式。在不脱离所附权利要求中阐述的发明范围的情况下，可以对所述实施方式进行各种改变和修改。
例如，可以在第一突出部32和第二突出部36之间、第二突出部36和第三突出部40之间、第三突出部40和第四突出部44之间以及第四突出部44和第一突出部32之间插设一个附加的突出部或多个附加的突出部，由此增加内部辊子48和耳轴28之间的接触点的数量。

Claims (6)

1.一种等速接头(10)，该等速接头(10)介于第一传动轴和第二传动轴(22)之间，用于将来自所述第一传动轴的旋转驱动力传送到所述第二传动轴(22)，该等速接头包括：
联接至所述第一传动轴的外部构件(12)，该外部构件(12)具有限定在其侧壁表面中的多个引导凹槽(20)，所述引导凹槽(20)以规定间隔彼此分隔开并且在所述外部构件(12)的轴向方向上延伸；
联接至所述第二传动轴(22)并插入在所述外部构件(12)中的内部构件(14)，该内部构件(14)具有环状构件(24)和从所述环状构件(24)分别伸入到所述引导凹槽(20)内的多个保持件(28)；以及
分别可旋转地安装在所述保持件(28)上的多个辊子组件(30)，每个所述辊子组件(30)都包括内部辊子(48)和外部辊子(52)，所述外部辊子(52)通过介于所述外部辊子(52)和所述内部辊子(48)之间的滚动构件(50)布置在所述内部辊子(48)外部并安装在所述内部辊子(48)上；
其中每个所述保持件(28)都具有保持抵靠在所述内部辊子(48)的内周壁表面上的多个接触区域(32，36，40，44)以及与所述内部辊子(48)的内周壁表面间隔开的多个非接触区域(34，38，42，46)，所述接触区域(32，36，40，44)和所述非接触区域(34，38，42，46)交替地布置；并且
其中所述接触区域(32，36，40，44)至少包括：平行区域，其中所述平行区域的假想切线(L1，L3)平行于所述引导凹槽(20)的纵向方向延伸；和垂直区域，其中所述垂直区域的假想切线(L2，L4)相对于所述引导凹槽(20)的纵向方向垂直地延伸。
2.根据权利要求1所述的等速接头(10)，其中每个所述保持件(28)在平面图中看时都具有十字形形状。
3.根据权利要求2所述的等速接头(10)，其中每个所述保持件(28)都具有用作所述接触区域的多个第一、第二、第三和第四突出部(32，36，40，44)以及用作所述非接触区域的多个第一、第二、第三和第四凹部(34，38，42，46)，所述第一、第二、第三和第四突出部(32，36，40，44)和所述第一、第二、第三和第四凹部(34，38，42，46)交替地布置。
4.根据权利要求3所述的等速接头(10)，其中所述第一突出部(32)和所述第三突出部(40)用作所述平行区域，而所述第二突出部(36)和所述第四突出部(44)用作所述垂直区域。
5.根据权利要求1所述的等速接头(10)，其中所述垂直区域包括侧壁表面，当在沿着穿过所述垂直区域和每个所述保持件(28)的径向中心的线截取的剖切平面中看时，所述侧壁表面具有笔直形状。
6.根据权利要求1所述的等速接头(10)，其中所述内部辊子(48)的内径在比其高度的大致中间部分更靠近所述环状构件(24)的部分处最小。
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