CN1092301C - 等速万向节 - Google Patents

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Abstract

一种等速万向节(10),包括若干伸向导槽(18a)的球形耳轴(26a),套住耳轴(26a)的圆柱形支架(12),支架上装有可沿所述导槽(18a)滚动的滚动件(24),耳轴(26a)的球面上做出切口(34)。

Description

等速万向节
本发明涉及把比方说用于汽车传力部的主动轴(驱动轴)和被动轴(从动轴)连接起来的等速万向节。
等速万向节迄今用于汽车传力部中而通过一被动轴把主动轴的转动驱动力或力矩传给各轴。
这类现有等速万向节基于比方说日本专利公开Nos.4-282028和5-215141公开的技术原理。上述专利公开采用了一种装置,它包括一球形耳轴,耳轴上套有圆柱形圈(支架)。在该装置中,球形耳轴的表面与该圈的内表面之间为点接触。
但在现有等速万向节中,当耳轴相对该圈以一定角度倾斜时,耳轴在该圈内表面上滑动,同时保持点接触。也即,耳轴一边在一点上与该圈保持点接触,一边沿着轴向或与轴向垂直的方向滑动。耳轴在一点上保持点接触的同时进行的这一滑动刮去由装在一外件中的润滑油形成的油膜,从而缺点是驱动力无法平稳(平滑)地从主动轴传到被动轴。
另一方面,当耳轴与该圈保持在一点的点接触而把驱动力从主动轴传给被动轴时,驱动力集中在耳轴与该圈之间的该接触点上,因此造成一个缺点,即加到该圈内圆周面上而与耳轴构成点接触的压力过大。
本发明的总目的是提供一种等速万向节,它即使在被动轴相对主动轴倾斜一定角度时也能把驱动力从主动轴平稳地传到被动轴。
本发明的主要目的是提供一种可减小加于支架的内圆周面上的压力的等速万向节。
为实现上述目的,根据一个技术方案,本发明提供一种等速万向节,有一与一传动轴连接、其内周面上有若干沿轴向伸展且以一定间距相间距的导槽的圆柱形外件和一与另一传动轴连接并插入所述外件的一开口内部空间中的内件,所述等速万向节包括:若干伸向所述导槽的球形耳轴;套住所述耳轴的圆柱形支架,其上套装有可沿所述导槽移动的滚动件;其特征是还包括形成在所述耳轴的球面的最长圆周上、与所述支架的内壁面接触的存油部;其中,每个所述存油部由所述耳轴的所述球面上的一切口构成;所述切口具有一个沿垂直于所述耳轴的轴线的方向伸展的圆周部和用于形成所述圆周部与所述球面之间的边界的第一和第二环形边线;构成所述切口的所述圆周部的宽度如下确定:在一个包括与连接所述耳轴各球心的圆相切的切线的平面中有相交成约4°到约16°角的第一和第二虚线;所述球面与所述第一和第二虚线分别相交而形成所述第一和第二环形边线,所述宽度设定为所述第一与第二环形边线之间的间距。
按照本发明,当耳轴相对支架倾斜一定角度时,用一形成在该支架与耳轴之间的存油部保持润滑,从而保护耳轴表面与支架内圆周面之间的一接触部。因此,驱动力可更平稳地从主动轴传到被动轴。从而可获得很高的传动效率。
而且,由于支架与耳轴之间的接触部在一点、两点和一条线段上形成接触的变动,因此支架内圆周面上受到的压力分散,从而该压力减小。
从结合附图对只作为举例示出的一优选实施例的下述说明中可更清楚看出本发明的上述和其它目的、特征和优点。
图1为本发明一实施例的等速万向节的剖面图;
图2为沿图1中II-II线剖取的剖面图;
图3为局部省略的放大图,示出构成图1所示等速万向节的一耳轴上的一切口;
图4为局部省略的剖面图,示出耳轴相对支架偏转一定角度;
图5为局部省略的剖面图,示出从图3所示状态变为支架轴线与耳轴轴线重合的状态;
图6为局部省略的剖面图,示出耳轴相对支架偏转一定角度;
图7为局部省略的剖面图,示出耳轴相对支架偏转一定角度;
图8用来说明该切口的宽度的设定;
图9为图8所示耳轴的局部放大图;
图10示出当切口宽度变动时耐用性与空程之间的关系;
图11为耳轴上存油部一修正实施例的主体图;
图12为耳轴上存油部一修正实施例的主体图;
图13为耳轴上存油部一修正实施例的主体图;
图14示出装在一外杯中的润滑油数量增加时若变动切口宽度而得到的耐用性与空程之间的关系;
图15为示出耳轴上存油部一修正实施例的局部省略的正视图;
图16为示出耳轴上存油部一修正实施例的局部省略的正视图;
图17为示出耳轴上存油部一修正实施例的局部省略的正视图;
图18为示出耳轴上存油部一修正实施例的局部省略的正视图;
图19为示出耳轴上存油部一修正实施例的局部省略的正视图;
图20为示出耳轴上存油部一修正实施例的局部省略的正视图;
图21为示出耳轴上存油部一修正实施例的局部省略的正视图;
图22为示出耳轴上存油部一修正实施例的局部省略的正视图。
在图1和图2中,标号10示出本发明一实施例的等速万向节。该等速万向节10基本上包括一与一未画出的主动轴的一端连成一体且有一开口的圆柱形外杯(外件)12和一紧固在一被动轴14一端上、位于该外杯12的一孔中的内件16。
该外杯12内圆周面上有三个导槽18a-18c,导槽18a-18c沿轴向伸展并围绕中心轴线互相相隔120°。每一导槽18a(18b,18c)包括一位于正中的平面部20,位于平面部20两边、以一定角度倾斜的斜面部22和一与平面部20垂直、供下述滚动件24在其上滚动的滚动面27。该滚动面27底端有一向滚动件24突出一定长度、用来调节滚动件24的倾斜角的端面调节部28。
一圈形(环形)接头30套在被动轴14上。该接头30外圆周面上有三个伸向导槽18a(18b,18c)、围绕中心轴线互相相隔120°的耳轴26a(26b,26c)。每一耳轴26a(26b,26c)皆呈球形,其上套有圆柱形支架32,耳轴与支架之间留有一定间隙。
耳轴26a(26b,26c)可相对支架32偏转一定角度。耳轴26a(26b,26c)上在最大圆周部位有一具有一定宽度A、沿与该轴线垂直的方向伸展的存油部。该存油部由切去耳轴26a(26b,26c)球面上最大圆周部而形成的一切口34构成。该切口34包括一因沿圆周方向切去球面而形成的平直圆周部36以及该圆周部36两边在其宽度方向上形成圆周部36与球面之间的边界线的第一和第二环形边线38a,38b(见图3)。在该实施例中,该切口34做成为它与下述支架32在一点或二点上点接触或与之线接触。
支架32的顶端做成可与导槽18a(18b,18c)的平面部20抵靠和分开。也即,支架32顶端在通常情况下与导槽18a(18b,18c)的平面部20之间有一微小间隙。而且,支架32顶端在主动轴或被动轴14相对倾斜一定角度时与平面部20抵靠。
滚动件24通过许多滚针轴承40套在支架32外圆周面上。滚动件24外圆周面的横截面的外形与导槽18a(18b,18c)的横截面外形一致。这些滚针轴承40和滚动件24由装在支架32环形槽中的一组开口簧环42a、42b和垫圈44a、44b卡住。可不用垫圈44a、44b、而只用开口簧环42a、42b卡住滚针轴承40和滚动件24。
滚动件24的外圆周面与导槽18a(18b,18c)的滚动面27线接触。因此滚动件24可沿其轴向(图1中箭头X所示方向)滑动,而且,滚动件24可在滚动面27上横向(图2中箭头Y所示方向)滚动。
本发明实施例的等速万向节10的基本结构如上所述。下面说明该等速万向节10的工作情况、作用和效果。
当未画出的主动轴转动时,其转动驱动力或转矩通过外杯12传给内件16。因此,被动轴14依靠球形耳轴26a-26c以一定方向转动。
也即,外杯12的转动驱动力传给可沿导槽18a(18b,18c)移动的滚动件24。该力又通过套在滚动件24中的支架32传给耳轴26a(26b,26c),从而使被动轴14转动。
在此运转中,若未画出的主动轴或被动轴14倾斜,滚动件24就沿着导槽18a-18c滚动。因此,主动轴转速不受被动轴14相对外杯12的倾斜角的影响,驱动力总以恒定转速传给转动轴14。
图4到图7示出耳轴26a(26b,26c)以一定角度相对支架32倾斜的状态变化。图4到图7中假定,驱动力矩的方向与图面垂直,即从图面前到图面后。
当耳轴26a(26b,26c)以图4所示一定角度倾斜时,圆柱形支架32的内圆周面与耳轴26a(26b,26c)的第一和第二环形边线38a、38b在点a1和a2这两点上点接触。由于耳轴26a(26b,26c)的轴线相对支架32的轴线以一定角度倾斜,因此耳轴26a(26b,26c)在点a1和a2两点上呈点接触状态。
在图4所示状态,耳轴26a(26b,26c)表面与支架32内圆周面除了点a1和a2均不接触。因此,耳轴26a(26b,26c)表面与支架32内圆周面之间除点a1和a2之外形成一间隙(例如70μ-100μ)。因此,装在外杯12中的润滑油进入该间隙。因此,润滑油在耳轴26a(26b,26c)表面与支架32内圆周面之间形成一油膜。因此耳轴26a(26b,26c)表面和支架32内圆周面分别受该油膜的保护。
接着,当耳轴26a(26b,26c)以图5所示一定角度倾斜时,支架32的轴线与耳轴26a(26b,26c)的轴线重合,从而支架32内圆周面与耳轴26a(26b,26c)的圆周部36在线段b处呈线接触状态。此时,该线接触部位受图4所示状态下支架32内圆周面与耳轴26a(26b,26c)圆周部36之间的油膜保护。应该看到,在图4所示状态下保护圆周部36的油膜不会被刮去,因为圆周部36不与支架32内圆周面接触。在图5所示状态下,耳轴26a(26b,26c)表面除了线段b均不与支架32内圆周面接触。因此其上有一由进入该间隙中的润滑油形成的油膜。
接着,当耳轴26a(26b,26c)以图6所示一定角度倾斜时,支架32内圆周面与耳轴26a(26b,26c)在一点c处呈点接触状态。也即,支架32内圆周面与耳轴26a(26b,26c)的第一环形边线38a在点c处点接触。此时,点接触部位受图5所示状态下形成的油膜保护。在图6所示状态,支架32与耳轴26a(26b,26c)除了点c均不接触。从而其上有一由进入该间隙的润滑油形成的油膜。
接着,当耳轴26a(26b,26c)以图7所示一定角度倾斜时,支架32内圆周面与耳轴26a(26b,26c)表面成为在一点d点接触状态。也即,支架32内圆周面与耳轴26a(26b,26c)的第二环形边线38b在点d处点接触。此时,在点d处的点接触部位受图6所示状态下形成的油膜的保护。应该看到,保护第二环形边线38b的油膜在图6所示状态下不被刮去,因为第二环形边线38b不与支架32内圆周面接触。在图7所示状态下,支架32与耳轴26a(26b,26c)除了点d外均不接触。从而其上有一由进入该间隙中的润滑油形成的油膜。
如上所述,当耳轴26a(26b,26c)相对支架32以一定角度倾斜时,支架32内圆周面与耳轴26a(26b,26c)表面的接触状态发生变动,包括在两点处的点接触状态(图4),在线段b处的线接触状态(图5)以及在一点处的点接触状态(图6和图7),其中,该接触部位受随着上述变动而在支架32内圆周面与耳轴26a(26b,26c)表面之间形成的油膜的保护。因此驱动力可从主动轴更平稳地传给被动轴而获得良好的传动效率。
此外,加在支架32内圆周面上的压力由于支架32与耳轴26a(26b,26c)之间的接触部在一点、二点和线段处接触而发生变动而分散,因此可减小该压力。
下面说明每一耳轴26a(26b,26c)的表面上的切口34的宽度A(见图8到10)。
首先画出一通过各耳轴26a(26b,26c)的球心B1、B2、B3的圆O。一切线C与该圆O相切。然后画出过耳轴26a(26b,26c)的球心B1(B2,B3)而分别与切线C成θ1和θ2角的第一和第二虚线D,E。虚线D、E与耳轴26a(26b,26c)球面的交点分别形成第一和第二边线38a、38b。第一和第二边线38a,38b之间的间距记为切口34(圆周部36)的宽度A(见图9)。
在该实施例中,如图10所示,若角θ1、θ2都为1°-1.5°(角θ1与θ2之和为2°-3°),则接触部的耐用性由于耳轴26a(26b,26c)与支架32之间的摩擦力而下降。因此,角θ2和θ2最好都不小于约2°(角θ2与θ2之和不少于4°)。另一方面,若角θ1和θ2都不小于9°(角θ1与θ2之和不小于18°),则由于耳轴26a(26b,26c)与支架32之间的间隙太大而出现空程。因此,角θ1和θ2最好都不大于约8°(角θ1与θ2之和不大于约16°)。
因此,第一和第二环形边线38a,38b应做成使得θ1和θ2的下限为2°左右,而其上限为8°左右(第一与第二虚线D、E之间在一通过切线C的平面内的角为4°左右到16°左右)。从而切口34(圆周部36)的宽度A由第一与第二边线38a,38b之间的间距而定。
下面说明装在外环12中的润滑油数量比正常情况增加10%-15%时的切口34(圆周部36)的宽度A。
在该实施例中,如图14所示,若角θ1和θ2均小于0.5°(θ1和θ2之和小于1°),则接触部的耐用性因生成在耳轴26a(26b,26c)与支架32之间的摩擦力而下降。因此,角θ1和θ2最好均不小于0.5°(角θ1与θ2之和不小于约1°)。
另一方面,若角θ1和θ2均不小于9°(角θ1与θ2之和不小于18°),则由于耳轴26a(26b,26c)与支架32之间的间隙太大而发生空程。因此,角θ1和θ2最好均不大于约8°(角θ2与θ2之和不大于约16°)。
因此,当装在外杯12中的润滑油数量增加一定量时,第一和第二环形边线做成为使得角θ1和θ2的下限均为约0.5°,上限均约为8°(第一和第二虚线D、E在一通过切线C的平面内的夹角为约1°-约16°)。从而切口34(圆周部36)的宽度A最好由第一与第二边线38a、38b之间的间距而定。
如上所述,其优点是,当装在外杯12中的润滑油比正常情况增加一定数量,就可减小切口34(圆周部36)的宽度。
在该实施例中,使用在与耳轴26a(26b,26c)的轴线垂直的方向上伸展切口34进行说明。但并不限于使用这样的切口。如图11所示,切口34a也可沿耳轴26a(26b,26c)的轴线伸展。或者如图12所示,切口34b也可以是一位于驱动力传动点处的圆形平面部46。或者也可不是平面部46,而是由曲率大于球面的圆形凹座或圆形凸起48形成的球面(见图13)。
图15-22示出形成在耳轴26a(26b,26c)表面上的存油部的其它修正实施例。
在图15中,一螺旋槽50形成在图1所示切口34的圆周部上。在图16中,在球面上的一环形凹槽52中植入一层烧结合金54。在图17中,在图1所示切口34的圆周部36上用喷丸硬化工艺形成毛糙表面56。在图18中,沿着圆周部36以一定间距形成许多互相间距的直线槽58,从而进一步提高润滑性能。
如图19到22所示,也可不沿着耳轴26a(26b,26c)的球面切出圆周部36。也即,在耳轴26a(26b,26c)的球面上直接做出螺旋凹槽60(图19)。在球面耳轴26a(26b,26c)的一环形凹槽62中植入烧结合金64(图20)。沿圆周方向在球形耳轴26a(26b,26c)上用喷丸硬化工艺做成一圈毛糙面66(图21)。沿耳轴26a(26b,26c)球面的圆周方向以一定间距做出若干相间距的直线槽68(图22)。在上述各实施例中,支架32与耳轴26a(26b,26c)的润滑性能由保存在螺旋形槽60、毛糙面66、凹槽68中的润滑油或由烧结合金渗出的润滑油维持。
耳轴26a(26b,26c)的整个球面或圆周部分36可用等离子喷镀工艺镀上一层钼或经复合散镀处理(例如用在其中散布有SiN的金属液镀上一层)或经硫化氮化处理,以便提高润滑油的保油性和适合性。
在该实施例中,切口34呈平面形。但切口34也可做成相对球面下凹或凸起。或者,切口34也可做成其曲率大于球面曲率的圆凸。当切口34做成凹座时,与支架32只在二点处点接触。

Claims (9)

1.一种等速万向节,有一与一传动轴连接、其内周面上有若干沿轴向伸展且以一定间距相间距的导槽(18a-18c)的圆柱形外件(12)和一与另一传动轴连接并插入所述外件(12)的一开口内部空间中的内件(16),所述等速万向节包括:
若干伸向所述导槽(18a-18c)的球形耳轴(26a-26c);
套住所述耳轴(26a-26c)的圆柱形支架(32),其上套装有可沿所述导槽(18a-18c)移动的滚动件(24);
其特征是还包括形成在所述耳轴(26a-26c)的球面的最长圆周上、与所述支架(32)的内壁面接触的存油部;
其中,每个所述存油部由所述耳轴(26a-26c)的所述球面上的一切口(34)构成;所述切口(34)具有一个沿垂直于所述耳轴(26a-26c)的轴线的方向伸展的圆周部(36)和用于形成所述圆周部(36)与所述球面之间的边界的第一和第二环形边线(38a,38c);
构成所述切口(34)的所述圆周部(36)的宽度(A)如下确定:在一个包括与连接所述耳轴(26a-26c)各球心的圆(O)相切的切线(C)的平面中有相交成约4°到约16°角的第一和第二虚线(D,E);所述球面与所述第一和第二虚线分别相交而形成所述第一和第二环形边线(38a,38b),所述宽度(A)设定为所述第一与第二环形边线(38a,38b)之间的间距。
2.按权利要求1所述的等速万向节,其特征是,构成所述切口(34)的所述圆周部(36)有一沿着所述耳轴(26a-26c)的圆周方向整个环绕所述耳轴的螺旋凹槽(50)。
3.按权利要求1所述的等速万向节,其特征是,构成所述切口(34)的所述圆周部(36)装有植入在一环形凹槽(52)中的烧结合金(54)。
4.按权利要求1所述的等速万向节,其特征是,构成所述切口(34)的所述圆周部(36)呈毛糙面(56)。
5.按权利要求1所述的等速万向节,其特征是,构成所述切口(34)的所述圆周部(36)有许多平行于所述耳轴(26a-26c)的轴线伸展并且在圆周方向上彼此间隔一定距离的直线凹槽(58)。
6.按权利要求1所述的等速万向节,其特征是,所述圆周部由所述耳轴(26a-26c)的所述球面上的一螺旋槽(60)构成,所述螺旋槽(60)绕在所述耳轴(26a-26c)的整个圆周上。
7.按权利要求1所述的等速万向节,其特征是,所述圆周部由植置在所述耳轴(26a-26c)的所述球面上的一环形凹槽(62)中的烧结合金(64)构成。
8.按权利要求1所述的等速万向节,其特征是,所述圆周部由所述耳轴(26a-26c)的所述球面上的一圈毛糙面构成。
9.按权利要求1所述的等速万向节,其特征是,所述圆周部由许多形成在所述耳轴(26a-26c)的所述球面上的直线凹槽(68)构成,这些直线凹槽(68)与所述耳轴(26a-26c)的轴线平行伸展而在圆周方向上以一定间距相隔开。
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