CN107327508A - 无球笼万向节及整车前驱传动系统、中间传动系统、后驱传动系统 - Google Patents

Abstract

无球笼万向节及整车前驱传动系统、中间传动系统、后驱传动系统。本发明提供一种无球笼万向节，其包括外星轮以及设于外星轮内的内星轮，外星轮的内壁环向设有多根外球道，内星轮的外周环向设有多根内球道，且外星轮上的外球道与内星轮上的内球道一一对应且反向交错相通构成球道，每个球道内容设一个滚球；所有球道分为三组，第一组和第二组数目相同，且第三组的每个球道分布在第一组的一个球道和第二组的一个球道之间。本发明无球笼，其结构简单，提升球道接触区域强度。

Description

无球笼万向节及整车前驱传动系统、中间传动系统、后驱传动 系统

技术领域

本发明涉及汽车传动部件，特别是涉及一种无球笼万向节以及整车前驱传动系统、中间传动系统以及后驱传动系统。

背景技术

万向节在汽车部件中应用的已经比较成熟，且目前通用球笼式万向节。如中国专利201580025387.9公开一种万向节总成，包括：外座圈，所述外座圈具有形成在其内表面中的多个外轨道；内座圈，所述内座圈具有形成在其外表面中的多个内轨道；保持架，所述保持架设置在所述内座圈与所述外座圈之间；多个扭矩传递元件，所述多个扭矩传递元件设置在所述保持架中，每个扭矩传递元件接触所述多个外轨道中的其中一个所述外轨道和所述多个内轨道中的其中一个所述内轨道；驱动套筒，所述驱动套筒通过所述内座圈与所述多个扭矩传递元件分离开并且与所述内座圈驱动接合；以及止挡部，所述止挡部附连到所述驱动套筒，所述止挡部包括厚度向其外端减小的部分。球笼式万向节需要保持架，该保持架也称为球笼，其存在限制了整个万向节的内在空间安排。

德国专利公开号19958147A1其公开了一种万向节，其外星轮和内星轮各有8根球道，一共8组球道。钢球在所有球道上运动其圆心所经过的轨迹线均为直线。在其外星轮上，每个球道均与万向节的轴线成空间夹角。相邻的2个球道在沿着万向节轴线的水平方向上向同侧倾斜，在垂直于万向节轴线的方向上向两侧倾斜。这2个球道又与其相邻的另2个球道在沿着万向节轴线的水平方向上向两侧倾斜。内星轮的球道倾斜方式与外星轮相同，但与外星轮的球道在两个方向上的倾斜方向均相反。其通过这样的结构使得万向节在正转和反转均能把钢球自锁在球道中。但其缺陷在于正转和反转时均只有四组球道传递扭矩，另外四组球道则不传递扭矩。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无球笼万向节以及整车前驱传动系统、中间传动系统、后驱传动系统，用于解决现有技术中无球笼万向节内需设置球笼，致使整个空间结构大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无球笼万向节，其包括外星轮以及设于

外星轮内的内星轮，外星轮的内壁环向设有多根外球道，内星轮的外周环向设有多根内球道，且外星轮上的外球道与内星轮上的内球道一一对应且反向交错相通构成球道，每个球道内容设一个滚球；所有球道分为三组，第一组和第二组数目相同，且第三组的每个球道分布在第一组的一个球道和第二组的一个球道之间；第一组和第二组中，外球道和内球道的球道轨迹线均为圆弧，且在外星轮的轴线与内星轮的轴线重合时，在相同组内同一个球道中外球道的球道轨迹线对应的圆心与内球道的球道轨迹线对应的圆心关于万向节的纵向中心截面对称，第一组内球道的球道轨迹线对应的圆心与第二组内球道的球道轨迹线对应的圆心关于内星轮的纵向中心截面对称，第一组外球道的球道轨迹线对应的圆心与第二组外球道的球道轨迹线对应的圆心关于外星轮的纵向中心截面对称，且每个球道中，外球道的球道轨迹线所在圆面与其所在球道长度向的中心截面形成夹角A且两者所交线记为线L1，内球道的球道轨迹线所在圆面与所在球道长度向的中心截面形成夹角B且两者所交线记为线L2，线L1和线L2均与万向节的轴线形成夹角且两夹角关于万向轮的纵向中心截面对称，夹角A和夹角B数值相同但方向相反；第三组中，内球道和外球道的球道轨迹线的线型相同，在内星轮的轴线与外星轮的轴线重合时，每个球道内，内球道的球道轨迹线所在平面与内星轮的轴线形成的夹角，记为角C，外球道的球道轨迹线所在平面与外星轮的轴线形成的夹角，记为角D，角C和角D关于万向轮的纵向中心截面对称。

优选的，所述第一组和所述第二组中，所有外球道的球道轨迹线对应的圆心均在外星轮的轴线上，所有内球道的球道轨迹线对应的圆心均在内星轮的轴线上。

优选的，所述第一组中每个球道内外球道和内球道的球道轨迹线对应的圆心均与万向节的轴线存在相同的第一偏置，所述第二组中每个球道内外球道和内球道的球道轨迹线对应的圆心均与万向节的轴线存在相同的第二偏置，且第一偏置和第二偏置数值相同。

优选的，所述第三组中每个球道内，外球道的球道轨迹线和内球道的球道轨迹线均为直线，外球道的球道轨迹线与外星轮的轴线异面且两者间形成的夹角即为所述角D，内球道的球道轨迹线与内星轮的轴线异面且两者间形成的夹角即为所述角C。

优选的，所述第三组中每个球道内，外球道的球道轨迹线和内球道的球道轨迹线为以同一点为圆心半径相同的不同圆上的圆弧线，所述圆弧线对应的圆心为万向节的中心点。

优选的，所述第三组中每个球道内，外球道的球道轨迹线和内球道的球道轨迹线为以同一点为圆心半径相同的不同圆上的圆弧线，在外星轮的轴线与内星轮的轴线重合时，所述圆弧线对应的圆心与万向节的轴线存在偏置距。

优选的，所述第一组和所述第二组中，外球道的球道轨迹线所在圆的半径和内球道的球道轨迹线所在圆的半径相同。

优选的，所述第一组和第二组均为两个球道，所述第三组为四个球道。

优选的，所述外星轮的内壁具有与所述内星轮的外壁相贴近的限位部。

优选的，所述外星轮的内壁上具有安装缺口，安装缺口与所述内星轮的外壁间具有安装间隙。

优选的，所述外球道和所述内球道的球道截面均为圆形。

优选的，所述外球道和所述内球道的球道截面均为椭圆形。

本发明还提供一种整车前驱传动系统，所述整车前驱传动系统中的前驱传动半轴与变速箱间采用如上所述的无球笼万向节相连。

本发明还提供一种整车中间传动系统，所述整车中间传动系统中采用如上所述的无球笼万向节作为万向节。

本发明一种整车后驱传动系统，所述整车后驱传动系统的后驱传动轴两端分别连设一如权上所述的无球笼万向节。

如上所述，本发明的无球笼万向节以及整车前驱传动系统、中间传动系统、后驱传动系统，具有以下有益效果：其无球笼设置，钢球直接置于外星轮和内星轮形成的球道内，且通过外球道和内球道的自身特性实现滚球在万向节动作时的自锁，确保滚球无脱落现象，另外，通过两组球道实现不同旋转向时的滚球自锁，其余球道仅用作扭矩传递，其保证了大扭矩的输出，另外，通过两组球道的球道轨迹线设计成弧形，实现了万向节大摆角的摆动，且由于没有球笼的空间限制从而可以增加滚球直径、球道的深度，及滚球在球道上的压力角，显著改善滚球受力，提升球道接触区域强度。

附图说明

图1显示为本发明的无球笼万向节的第一实施例主视图。

图2显示为本发明的无球笼万向节的第一实施例右视图。

图3显示为沿图2中HH线的剖面图。

图4显示为本发明的无球笼万向节的第一实施例工作状态示意图。

图5显示为沿图1中AA线的剖面图。

图6显示为沿图1中BB线的剖面图。

图7显示为沿图1中CC线的剖面图。

图8显示为沿图1中DD线的剖面图。

图9显示为沿图1中EE线的剖面图。

图10显示为第一实施例中内星轮的左视图。

图11显示为第一实施例中内星轮的主视图。

图12显示为第一实施例中内星轮的右视图。

图13显示为沿图12中HH线的剖面图。

图14显示为沿图11中AA线的剖面图。

图15显示为沿图11中BB线的剖面图。

图16显示为沿图11中CC线的剖面图。

图17显示为第一实施例中内星轮中各内球道对应的球道轨迹线图。

图18显示为第一实施例中滚球与内球道的接触压力图。

图19显示为第一实施例中外星轮的主视图。

图20显示为第一实施例中外星轮的右视图。

图21显示为沿图20中HH线的剖面图。

图22显示为沿图19中AA线的剖面图。

图23显示为沿图19中BB线的剖面图。

图24显示为沿图19中CC线的剖面图。

图25显示为第一实施例中外星轮中各外球道对应的球道轨迹线图。

图26显示为第一实施例中滚球与外球道的接触压力图。

图27显示为本发明的无球笼万向节第二实施例的A1球道的剖视图。

图28显示为本发明的无球笼万向节第二实施例的A2球道的剖视图。

图29显示为本发明的无球笼万向节的第三实施例图。

图30显示为本发明的无球笼万向节的第三组中球道的另一实施例图。

图31显示为本发明的无球笼万向节的第三组中另一实施例中的一个球道轨迹线图。

图32显示为本发明的无球笼万向节的第三组中另一实施例中的另一球道轨迹线图。

图33显示为整车的传动系统。

元件标号说明

1 外星轮

2 内星轮

3 滚球

41—49 万向节

11 外球道

111—118 外球道的球道轨迹线

21 内球道

211—218 内球道的球道轨迹线

100 外星轮的轴线

200 内星轮的轴线

300 角平分线

400 安装间隙

500 限位部

600、700 圆

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图26。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本说明书中内星轮轴线为无球笼万向节的输入轴，外星轮轴线为无球笼万向节的输出轴，本说明书中无球笼万向节的轴线即为当内星轮与外星轮的轴线重合时的外星轮轴线，也为内星轮轴线，图1中显示的无球笼万向节状态即为外星轮和内星轮轴线重合时的状态。万向节的纵向中心截面指的是万向节在内星轮与外星轮的轴线重合时，与万向节轴线垂直且过万向轮中心点的截面。内星轮的纵向中心截面指的是：与内星轮轴线垂直且过内星轮中心点的截面。外星轮的纵向中心截面指的是：与外星轮轴线垂直且过外星轮中心点的截面。外球道的球道轨迹线指：滚球在外球道内滚动其球心在球道内形成的运动轨迹线；内球道的球道轨迹线指：滚球在内球道内滚动其球心在球道内形成的运动轨迹线。

本发明提供一种无球笼万向节，其包括外星轮1以及设于外星轮1内的内星轮2，如图1至图9以及图27、图28、图29所示，外星轮1的内壁环向设有多根外球道11，内星轮2的外周环向设有多根内球道21，且外星轮1上的外球道11与内星轮2上的内球道21一一对应且反向交错相通构成球道，每个球道内容设一个滚球3；所有球道分为三组，第一组和第二组数目相同，且第三组的每个球道分布在第一组的一个球道和第二组的一个球道之间，第一组和第二组中，外球道11和内球道21的球道轨迹线均为圆弧，且在外星轮的轴线与内星轮的轴线重合时，相同组内同一个球道中外球道的球道轨迹线所在圆的圆心与内球道的球道轨迹线所在圆的圆心关于万向节的纵向中心截面对称，第一组内球道的球道轨迹线对应的圆心与第二组内球道的球道轨迹线对应的圆心关于内星轮的纵向中心截面对称，第一组外球道的球道轨迹线对应的圆心与第二组外球道的球道轨迹线对应的圆心关于外星轮的纵向中心截面对称，且每个球道中，外球道的球道轨迹线所在圆面与其所在球道长度向的中心截面(如沿图1中的AA线\CC线截得的截面)形成的夹角A且两者所交线记为线L1，内球道的球道轨迹线所在圆面与所在球道长度向的中心截面形成夹角B且两者所交线记为线L2，线L1和线L2均与万向节的轴线形成夹角且两夹角关于万向轮的纵向中心截面对称，夹角A和夹角B数值相同但方向相反；第三组中，内球道和外球道的球道轨迹线的线型相同，在内星轮的轴线与外星轮的轴线重合时，每个球道内，内球道的球道轨迹线所在平面与内星轮的轴线形成的夹角，记为角C，外球道的球道轨迹线所在平面与外星轮的轴线形成的夹角，记为角D，角C和角D关于万向轮的纵向中心截面对称。

本发明中采用三组不同结构形式的球道，第一组和第二组数目相同，第三组分布在第一组球道和第二组球道之间，从以上结构可以看出，第一组和第二组中的外球道11和内球道21的球道轨迹线均为圆弧线，且在外星轮1与内星轮2的轴线重合时，第一组的每个球道中外球道11的球道轨迹线对应圆的圆心和内球道21的球道轨迹线对应圆的圆心关于万向节的纵向中心截面相对称，第二组的每个球道中外球道的球道轨迹线对应圆的圆心和内球道的球道轨迹线对应圆的圆心关于万向节的纵向中心截面相对称，且第一组中外球道的球道轨迹线和第二组中内球道的球道轨迹线共圆心，第一组中内球道的球道轨迹线和第二组中外球道的球道轨迹线共圆心；通过两组弧形的球道轨迹线可使万向节的摆动角度加大，且通过角A和角B关于万向轮的纵向中心截面对称，实现每个球道对滚球的支持，使第一组和第二组分别在内星轮正向旋转或反向旋转时自锁，在自锁的同时又起传递扭矩的作用；第三组中内球道和外球道的球道轨迹线所在平面均与万向节的轴线形成夹角，角C和角D关于万向轮的纵向中心截面对称，即确保了第三组中每个球道用作扭矩传递。

本发明通过三组不同的球道，实现了当内星轮2转动时，第一组球道在内星轮2顺时针旋转时传递扭矩，见图4及图29所示，并且限制第二组球道内的滚球3在顺时针转动时从球道中脱落，同时抑制了内星轮带动外星轮顺时针转动时产生的速差；第二组球道在内星轮2逆时针旋转时传递扭矩，并且限制第一组球道内的滚球3在逆时针转动时从球道内脱落，同时抑制了内星轮带动外星轮逆时针转动时产生的速差；第三组球道仅传递扭矩。

本发明的无球笼万向节其无球笼设置，滚球3直接置于外星轮1和内星轮2形成的球道内，且通过外球道11和内球道21的自身特性实现滚球3在万向节动作时的自锁，确保滚球无脱落现象，另外，通过两组球道实现不同旋转向时的滚球3自锁，其余球道仅用作扭矩传递，其保证了大扭矩的输出，另外，由于没有球笼的空间限制从而可以增加滚球直径、球道的深度，及滚球在球道上的压力角，显著改善滚球受力，提升球道接触区域强度。

具体地，本发明的无球笼万向节的球道个数一般为八个，其也可以为16个、32个等，当球道个数为八个时，球道的分组可为第一组2个、第二组2个和第三组4个，本说明书各附图给出的球道分组为该分组形式，即第一组和第二组均为两个球道，所述第三组为四个球道，且第三组中的每个球道均置于第一组的一个球道和第二组的一个球道之间，本实施例中，无球笼万向节在进行扭矩传递时，无论是内星轮正转还是反转，均由六个球道参与扭矩传递，即第三组的四个球道和第一组或第二组的两个球道，相对于背景技术中德国专利描述的万向节，提升了承载扭矩球道的数量(从4球道变为6球道，提升50％)，从而增强了无球笼万向节的扭矩承载能力。当球道个数为16个时，第一组和第二组的球道个数均为4个，第三组的球道个数为8个。

本实施例中外星轮1的内壁具有与所述内星轮2的外壁相贴近的限位部500，见图9所示，限位部500的存在限制内星轮2在外星轮1内的径向跳动和轴向移动，其保证内星轮2和外星轮1始终同心。

为便于将内星轮2置于外星轮1内，本实施例外星轮1的内壁上具有安装缺口，安装缺口与所述内星轮2的外壁间具有安装间隙400，见图8所示。

本实施例中外球道11和内球道21的球道截面均为圆形，也可以均为椭圆形，只需确保滚球在球道内更好的滚动，实现内星轮和外星轮间扭矩的传递。为了确保万向节内内星轮旋转的稳定性，上述滚球最好与外球道、内球道均存在两个接触点，见图18、26所示，这样使滚球的转动更稳定，上述椭圆形的截面能确保滚球与外球道或内球道具有两个接触点。

作为本发明的无球笼万向节中第一组和第二组球道的一具体实施例，如图1至图26所示，本实施例中的第一组和第二组中，所有外球道11的球道轨迹线对应的圆心均在外星轮的轴线100上，所有内球道21的球道轨迹线对应的圆心均在内星轮的轴线200上。本实施例的外球道11和内球道21易于加工，且本实施例的无球笼万向节适用于体积较大、外星轮和内星轮壁较厚的情况，该种情况下，外星轮的外球道壁和内星轮的内球道壁不会太薄，不会减弱无球笼万向节自身的刚性，也不影响各球道的深度，以此影响滚球的大小。

本实施例中在内星轮2与外星轮1的轴线重合时，第一组中外球道11的球道轨迹线与第二组中内球道21的球道轨迹线位于共第一圆心O2的不同圆上，第一组中内球道21的球道轨迹线与第二组中外球道11的球道轨迹线位于共第二圆心O1的不同圆上，且第一圆心和第二圆心均位于万向节的轴线上且关于万向节的纵向中心截面对称。

作为本发明的无球笼万向节第一组和第二组球道的另一实施例，本实施例中第一组每个球道中外球道和内球道的球道轨迹线对应的圆心均与外星轮的轴线存在相同的第一偏置，所述第二组每个球道中外球道和内球道的球道轨迹线对应的圆心均与外星轮的轴线存在相同的第二偏置，且第一偏置和第二偏置竖直相同。本实施例中第一组和第二组中各球道对应的球道轨迹线所在圆的圆心均不在外星轮或者内星轮的轴线上，其与外星轮或者内星轮的轴线存在一定的偏距，以此保证体积小的万向节，外星轮和内星轮的球道壁均符合要求，不会产生壁太薄的现象。如图27和图28所示，图27显示为第一组中球道A1中，外球道的球道轨迹线所在圆A02对应的圆心M1，以及内球道的球道轨迹线所在圆A01对应的圆心N2，两者均与万向节的轴线(外星轮轴线和内星轮轴线重合状态)具有偏置距，且同侧偏置，即如图中向下偏置，以此确保球道的深度和球道的壁厚。图28显示为第一组中球道A2中，外球道的球道轨迹线所在圆A04对应的圆心M1，以及内球道的球道轨迹线所在圆A03对应的圆心N2，两者均与万向节的轴线(外星轮轴线和内星轮轴线重合状态)具有偏置距，且同侧偏置，即如图中向上偏置，以此确保球道的深度和球道的壁厚。见图27和图28，球道A1中涉及的球道轨迹线所在圆的圆心与球道A2中涉及的球道轨迹线所在圆的圆心关于万向轮的轴线对称，即两者反向偏置，以此确保球道各自的深度和壁厚。

作为本发明的无球笼万向节第三组球道的一实施例，本实施例中第三组中每个球道内，外球道11的球道轨迹线和内球道21的球道轨迹线均为直线，见图6所示，外球道11的球道轨迹线与外星轮1的轴线异面且两者间形成的夹角即为所述角D，内球道21的球道轨迹线与内星轮的轴线异面且两者间形成的夹角即为所述角C。本实施例中第三组中每个球道均为直球道，通过外球道的球道轨迹线相对万向节轴线的空间摆角，与内球道的球道轨迹线相对万向节轴线的空间摆角方向相反，实现扭矩的传递。

作为本发明的无球笼万向节第三组的另一实施例，本实施例中第三组中每个球道内，外球道的球道轨迹线和内球道的球道轨迹线均为圆弧，见图30所示球道B1，且为以同一点(即图中点O)为圆心半径R相同的不同圆上的圆弧线，在外星轮的轴线与内星轮的轴线重合时，内球道的球道轨迹线对应的圆心、外球道的球道轨迹线对应的圆心均为万向节的中心点O。本实施例中第三组球道的每个外球道的球道轨迹线和每个内球道的球道轨迹线均为圆弧线，且为同心圆，但是所在圆在空间中相对万向节的中心截面摆动方向不同，以此实现扭矩的传递。

作为本发明的无球笼万向节第三组球道的另一实施例，本实施例中第三组中每个球道内，外球道的球道轨迹线和内球道的球道轨迹线也为圆弧线，且为以同一点为圆心半径相同的不同圆上的圆弧线，在外星轮的轴线与内星轮的轴线重合时，所述圆弧线对应的圆心与万向节的轴线存在偏置距。见图31和图32所示，图31示出球道B1的球道轨迹线，图31示出球道B2的球道轨迹线，本实施例中第三组各球道的球道轨迹线也为圆弧线，但是其圆心不在万向节的中心点上，所有球道轨迹线对应的圆心位于过万向节的中心点且垂直于万向节轴线的竖直线上。图31中，球道B1中外球道和内球道的球道轨迹线所在圆对应的圆心均为点O3，其与万向节的轴线具有向下的偏置距；图32中，球道B2中外球道和内球道的球道轨迹线所在圆对应的圆心均为点O4，其与万向节的轴线具有向上的偏置距，两偏置距相同。圆心偏置是为了确保体积较小的万向节，其外星轮和内星轮中第三组各球道的壁厚满足需求，防止壁厚较薄的现象出现。

下面具体以八根球道，且第一组两根球道，第二组两根球道，第三组为四根球道为例具体描述。在上述万向节的第一实施例的基础上，进一步地，见图1所示，本实施例中球道A1、球道A2为第一组，球道C1、球道C2为第三组，球道B1、B2、B3、B4为第三组，图2中HH线为垂直于轴线且过万向节中心O的纵向中心线，沿HH线的截面见图3所示为万向节的纵向中心截面，本实施例中在万向节的纵向中心截面中，所有外球道11的球道轨迹线与万向节的纵向中心截面的交点形成一圆，该圆为外星轮1的内圆，所有内球道21的球道轨迹线与万向节的纵向中心截面的交点形成一圆，该圆为内星轮的外圆。此实施例中，第一组中外球道的球道轨迹线所在圆的圆心和第二组中内球道的球道轨迹线所在圆的圆心为点O2，第二组中外球道的球道轨迹线所在圆的圆心和第一组中内球道的球道轨迹线所在圆的圆心为点O1，且O1和O2均在万向轮的轴线上且关于万向节的纵向中心截面对称。

见图5所示为沿图1中AA线所得剖面图，图中示出第一组的球道A1和球道A2，在球道A1中，外星轮的球道轨迹线对应的圆心M1，内星轮球道轨迹线对应的圆心N2，滚球的圆心G，线G M1为L1，即为上述外球道的球道轨迹线所在圆面与其所在球道长度向的中心截面(即沿图1中的AA线所截形成的截面)所交线；线G N2为上述线L2，即为内球道的球道轨迹线所在圆面与所在球道长度向的中心截面(即沿图1中的AA线所截形成的截面)所交线，角GM1N2与角GN2M1大小相等方向相反。

见图6所示为沿图1中BB线所得剖面，图中示出第三组中球道B1和球道B3；见图7所示为沿图1中CC线所得剖面，图中示出球道C1和球道C2；图8所示为沿图1中DD线所得剖面，图中示出外星轮内壁具有安装缺口，使其与内星轮外壁间具有安装间隙400，便于内星轮的安装。图9所示为沿图1中EE线所得剖面，图中示出外星轮内壁具有限位部500，限位部500与内星轮的外壁紧贴，限制内星轮的径向跳动和轴向移动。

具有上述第一组球道、第二组球道和第三组球道的万向节，在内星轮旋转时，见图4所示，内星轮的轴线200与外星轮的轴线100相交，第一组和第二组中每根球道中的外球道11和内球道21的球道轨迹线为弧形，因此其加大了内星轮摆动角度，而且两组中外球道的球道轨迹线的方向相反，两组中内球道的球道轨迹线的方向相反，则会使内星轮在正、反旋转时均将滚球3自锁在球道内，无脱落，即省略了现有球笼的使用。在万向节的工作摆角内，本实施例中的八个滚球由于上述球道的限制，使其均分布在内星轮的轴线200与外星轮的轴线100形成的夹角的角平分线300构成的角平分面的范围内，实现了无球笼万向节的输入轴和输出轴的等速扭矩传动。

本发明中的各球道均通过各自对应的球道轨迹线加工而成，具体为：各球道轨迹线为切刀的运动轨迹线，而切刀的长度为无球笼万向节内安装滚球的半径，然后通过控制切刀以运动轨迹线上各点为圆心，然后旋转切削，最终形成外星轮和内星轮上的各球道面。

下面具体描述适合上述实施例无球笼万向节的内星轮，其具体结构见图10至18所示。

图10为内星轮的左视图，图中显示球道B4、C2、B3对应的内球道；图11显示为内星轮的主视图；图12显示为内星轮的右视图，图中显示球道B1、C1、B2对应的内球道，图12中的HH线为垂直于内星轮轴线过内星轮中心点N的纵向中心线，图13显示为沿HH线的截面图，也为内星轮的纵向中心截面图，图13中内星轮的截面轮廓线为圆600，本实施例中所有内球道21的球道轨迹线与内星轮的纵向中心截面的交点分布在内星轮的外圆周上，即均匀分布在圆600上；其也可以不均匀分布，是否均匀分布取决于万向节的体积，以及自身所需球道深度和球道壁厚。

图14为沿图11中AA线的截面图，图中显示第一组球道A1、A2的内球道；图15为沿图11中BB线的截面图，图中显示第三组球道B1、B3的内球道；图16为沿图11中CC线的截面图，图中显示第二组球道C1、C2的内球道。

为更好的描述各内球道的球道轨迹线，见图17所示，第一组球道中，球道A1对应内球道的球道轨迹线211和球道A2对应内球道的球道轨迹线215为圆弧线，且处于以图12中N2点为圆心的圆上，记为第一内圆；第二组球道中，球道C1对应内球道的球道轨迹线213和球道C2对应内球道的球道轨迹线217为圆弧线，且处于以图12中N1点为圆心的圆上，记为第二内圆，见图12、14所示，N1、N2位于内星轮的轴线200上，且关于内星轮的纵向中心截面对称；第三组球道中，本实施例中球道B1对应内球道的球道轨迹线212、球道B2对应内球道的球道轨迹线214、球道B3对应内球道的球道轨迹线216、球道B4对应内球道的球道轨迹线218均为直线，且与内星轮的轴线异面，形成夹角C。本实施例中第三组球道中的各内球道的球道轨迹线绕内星轮的外周统一向一侧倾斜，即第三组中各内球道的球道轨迹线与内星轮的轴线所成夹角C大小相等，方向相同。上述三组球道中各内球道的球道轨迹线与内星轮的轴线所成夹角大小相等，相邻球道中的夹角方向相反。上述第一组和第二组各内球道轨迹线所在圆对应的圆心可以与万向节的轴线存在偏置距，如前面描述的第一偏置和第二偏置，第三组球道中各球道轨迹线的线型也可为前面描述的圆弧线，在此不作详述。

如图18所示，本实施例中内球道的球道面与滚球3具有两个接触点，球道截面即内球道的横断面为椭圆截面，滚球与内球道的球道面形成两个压力角F，实现滚球的稳定性滚动。

下面具体描述上述无球笼万向节中的外星轮具体结构，见图19至26所示。

图19所示为本实施例中外星轮的主视图，图中具有对应第一组球道A1、A2的外球道，对应第二组球道C1、C2的外球道，对应第三组球道B1、B2、B3、B4的外球道。图20所示为本实施例中外星轮的右视图，图中HH线为垂直于外星轮轴线且过外星轮中心点M(图22所示)的纵向中心线。图21所示为沿图20中HH线的截面图，图中所示截面为外星轮的纵向中心截面，本实施例中所有外球道的球道轨迹线与外星轮的纵向中心截面的交点分布在同一圆700上，所有交点可均匀分布在外星轮的纵向中心截面的内圆周上，也可不均匀分布，是否均匀分布取决于万向节的体积，以及自身所需球道深度和球道壁厚。

图22显示为沿图19中AA线所剖的截面图，即沿球道A1、A2的长度方向所截截面，图中显示球道A1、A2对应的外球道，球道A1、A2中外球道的球道轨迹线所在圆的圆心为点M1，点M为外星轮的中心。图23显示为沿图19中BB线所剖的截面图，图中显示球道B1、B3对应的外球道。图24显示为沿图19中CC线所剖的截面图，图中显示球道C1、C2对应的外球道，球道C1、C2中外球道的球道轨迹线位于以点M2为圆心的圆上。图22中，点M1、点M2位于外星轮的轴线100上，且关于外星轮的纵向中心截面对称。

为更好的描述各外球道的球道轨迹线，见图25所示，第一组球道中，球道A1对应外球道的球道轨迹线111和球道A2对应外球道的球道轨迹线115为圆弧线，且处于以图22中点M1为圆心的圆上；第二组球道中，球道C1对应外球道的球道轨迹线113和球道C2对应外球道的球道轨迹线117为圆弧线，且处于以图22中点M2为圆心的圆上，见图22、24所示，点M1、点M2位于外星轮的轴线100上，且关于外星轮的纵向中心截面对称；第三组球道中，球道B1对应外球道的球道轨迹线112、球道B2对应外球道的球道轨迹线114、球道B3对应外球道的球道轨迹线116、球道B4对应外球道的球道轨迹线118均为直线，且与外星轮的轴线100异面。本实施例中第三组球道中的各外球道绕外星轮的内圆周统一向一侧倾斜，即第三组中各外球道的球道轨迹线与外星轮的轴线所成夹角D大小相等，方向相同。本实施例中第一组和第二组各外球道轨迹线所在圆对应的圆心可以与万向节的轴线存在偏置距，如前面描述的第一偏置和第二偏置，第三组中各外球道球道轨迹线的线型可以为前面描述的圆弧线，在此不作详述。

如图26所示，本实施例中外球道的球道面与滚球3具有两个接触点，球道截面即外球道的横断面为椭圆截面，滚球与外球道的球道面形成两个压力角G，实现滚球的稳定性滚动。

上述无球笼万向节可应用至整车的传动系统，见图33所示，其可用于整车前驱传动系统，即前驱传动半轴与变速箱相连处的万向节41、42均采用如上所述的万向节；整车中间传动系统内所用的万向节48、43、44，均可采用如上所述的万向节；整车后驱传动系统所用的万向节45、46、47、49，也均可采用如上所述的万向节。

根据所用环境不同，本发明中的无球笼万向节的具体外形可如图4和图29所示，即图4显示为外星轮1为环状，则外星轮和内星轮的两端均为开放式的；图29显示为外星轮为碗状，其一端为封闭的，该端可以连接传动柄。

本发明的无球笼万向节还可用于需要等速扭矩传递用途的工程机械，在此不作详述。

综上所述，本发明的无球笼万向节，其无球笼设置，钢球直接置于外星轮和内星轮形成的球道内，且通过外球道和内球道的自身特性实现滚球在无球笼万向节动作时的自锁，确保滚球无脱落现象，另外，通过两组球道实现不同旋转向时的滚球自锁，其余球道仅用作扭矩传递，其保证了大扭矩的输出，另外，由于没有球笼的空间限制从而可以增加滚球直径、球道的深度，及滚球在球道上的压力角，显著改善滚球受力，提升球道接触区域强度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种无球笼万向节，其特征在于，包括外星轮以及设于外星轮内的内星轮，外星轮的内壁环向设有多根外球道，内星轮的外周环向设有多根内球道，且外球道与内球道一一对应且反向交错相通构成球道，每个球道内容设一个滚球；所有球道分为三组，第一组和第二组数目相同，且第三组的每个球道分布在第一组的一个球道和第二组的一个球道之间；

第一组和第二组中，外球道和内球道的球道轨迹线均为圆弧，且在外星轮的轴线与内星轮的轴线重合时，在相同组内同一个球道中外球道的球道轨迹线对应的圆心与内球道的球道轨迹线对应的圆心关于万向节的纵向中心截面对称；第一组内球道的球道轨迹线对应的圆心与第二组内球道的球道轨迹线对应的圆心关于内星轮的纵向中心截面对称，第一组外球道的球道轨迹线对应的圆心与第二组外球道的球道轨迹线对应的圆心关于外星轮的纵向中心截面对称，且每个球道中，外球道的球道轨迹线所在圆面与其所在球道长度向的中心截面形成夹角A且两者所交线记为线L1，内球道的球道轨迹线所在圆面与所在球道长度向的中心截面形成夹角B且两者所交线记为线L2，线L1和线L2均与万向节的轴线形成夹角且两夹角关于万向轮的纵向中心截面对称，夹角A和夹角B数值相同但方向相反；第三组中，内球道和外球道的球道轨迹线的线型相同，在内星轮的轴线与外星轮的轴线重合时，每个球道内，内球道的球道轨迹线所在平面与内星轮的轴线形成的夹角，记为角C，外球道的球道轨迹线所在平面与外星轮的轴线形成的夹角，记为角D，角C和角D关于万向轮的纵向中心截面对称。

2.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述第一组和所述第二组中，所有外球道的球道轨迹线对应的圆心均在所述外星轮的轴线上，所有内球道的球道轨迹线对应的圆心均在所述内星轮的轴线上。

3.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述第一组中每个球道内外球道和内球道的球道轨迹线对应的圆心均与外星轮的轴线存在相同的第一偏置，所述第二组中每个球道内外球道和内球道的球道轨迹线对应的圆心均与外星轮的轴线存在相同的第二偏置，且第一偏置和第二偏置数值相同。

4.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述第三组中每个球道内，外球道的球道轨迹线和内球道的球道轨迹线均为直线，外球道的球道轨迹线与外星轮的轴线异面且两者间形成的夹角即为所述角D，内球道的球道轨迹线与内星轮的轴线异面且两者间形成的夹角即为所述角C。

5.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述第三组中每个球道内，外球道的球道轨迹线和内球道的球道轨迹线为以同一点为圆心半径相同的不同圆上的圆弧线，在外星轮的轴线与内星轮的轴线重合时，所述内球道的球道轨迹线对应的圆心、外球道的球道轨迹线对应的圆心均为万向节的中心点。

6.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述第三组中每个球道内，外球道的球道轨迹线和内球道的球道轨迹线为以同一点为圆心半径相同的不同圆上的圆弧线，在外星轮的轴线与内星轮的轴线重合时，所述圆弧线对应的圆心与万向节的轴线存在相同的偏置距。

7.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述第一组和所述第二组中，外球道的球道轨迹线所在圆的半径和内球道的球道轨迹线所在圆的半径相同。

8.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述第一组和第二组均为两个球道，所述第三组为四个球道。

9.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述外星轮的内壁具有与所述内星轮的外壁相贴近的限位部。

10.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述外星轮的内壁上具有安装缺口，安装缺口与所述内星轮的外壁间具有安装间隙。

11.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述外球道和所述内球道的球道截面均为圆形。

12.根据权利要求1所述的无球笼万向节，其特征在于：所述外球道和所述内球道的球道截面均为椭圆形。

13.一种整车前驱传动系统，其特征在于，所述整车前驱传动系统中的前驱传动半轴与变速箱间采用如权利要求1至权利要求12任一项所述的无球笼万向节相连。

14.一种整车中间传动系统，其特征在于，所述整车中间传动系统中采用如权利要求1至权利要求12任一项所述的无球笼万向节作为万向节。

15.一种整车后驱传动系统，其特征在于，所述整车后驱传动系统的后驱传动轴两端分别连设一如权利要求1至权利要求12任一项所述的无球笼万向节。